計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

第1章  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述 1
1.1  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成 1
1.1.1  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件 1
1.1.2  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件 2
1.2  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類 3
1.2.1  操作指導(dǎo)控制系統(tǒng) 3
1.2.2  直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DDC) 4
1.2.3  計(jì)算機(jī)監(jiān)督系統(tǒng)(SCC) 5
1.2.4  嵌入式系統(tǒng) 6
1.2.5  現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS) 8
1.3  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 9
習(xí)題與思考題 11
第2章  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的接口技術(shù) 13
2.1  存儲(chǔ)器及I/O接口的編址方式 13
2.1.1  編址方法 13
2.1.2  程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 19
2.1.3  數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 19
2.2  可編程并行接口8255A 19
2.2.1  8255A的結(jié)構(gòu) 19
2.2.2  8255A的操作方式 22
2.2.3  接口方法 26
2.3  8155與MCS-51接口技術(shù) 30
2.3.1  8155的結(jié)構(gòu) 30
2.3.2  8155 RAM/IO接口尋址方法 31
2.3.3  命令寄存器及狀態(tài)寄存器 32
2.3.4  8155的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 34
2.3.5  8155與MCS-51接口方法舉例 35
2.4  鍵盤與顯示器接口 36
2.4.1  LED顯示器接口 36
2.4.2  鍵盤接口 42
2.4.3  8155鍵盤顯示器接口 43
習(xí)題與思考題 47
第3章  過(guò)程輸入輸出通道 49
3.1  過(guò)程通道及其分類 49
3.2  數(shù)字量輸入/輸出通道 49
3.2.1  數(shù)字量輸入通道 50
3.2.2  數(shù)字量輸出通道 50
3.3  模擬量輸入通道 51
3.3.1  輸入信號(hào)的處理 52
3.3.2  放大器 52
3.3.3  采樣/保持器(S/H) 53
3.3.4  多路開(kāi)關(guān) 56
3.3.5  模數(shù)轉(zhuǎn)換器 60
3.4  模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809 60
3.4.1  A/D轉(zhuǎn)換的原理 60
3.4.2  A/D轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo) 61
3.4.3  ADC0809的結(jié)構(gòu) 61
3.4.4  ADC0809與MCS-51接口 64
3.5  模擬量輸出通道 66
3.6  數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)接口 66
3.6.1  D/A轉(zhuǎn)換的原理 67
3.6.2  DAC0832的結(jié)構(gòu) 68
3.6.3  DAC0832與MCS-51的接口方法 69
習(xí)題與思考題 72
第4章  兩級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 75
4.1  串行接口基礎(chǔ) 75
4.1.1  串行接口的常用術(shù)語(yǔ) 75
4.1.2  RS-232C總線 77
4.2  MCS-51的串行接口 80
4.2.1  串行接口的組成和特性 80
4.2.2  多機(jī)通信 82
4.2.3  串行接口應(yīng)用舉例——雙機(jī)通信 83
4.3  MCS-51與PC通信程序 87
4.3.1  用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的MCS-51與PC通信程序 87
4.3.2  用C語(yǔ)言編寫(xiě)的MCS-51與PC通信程序 92
4.3.3  PC與8031多機(jī)通信技術(shù) 93
4.3.4  PC與MCS-51單片機(jī)組成的兩級(jí)控制系統(tǒng) 94
習(xí)題與思考題 94
第5章  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 97
5.1  判斷程序 97
5.1.1  算術(shù)判斷程序 97
5.1.2  邏輯判斷程序 100
5.1.3  標(biāo)志判斷程序 102
5.2  巡回檢測(cè)程序 103
5.2.1  巡回檢測(cè)中的模擬量輸入通道 103
5.2.2  采樣定理與采樣周期的選取 104
5.2.3  巡回檢測(cè)系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) 105
5.3  越限報(bào)警程序 108
5.3.1  軟件報(bào)警程序 108
5.3.2  直接報(bào)警程序 112
5.4  步進(jìn)電機(jī)控制程序 113
5.4.1  步進(jìn)電機(jī)的工作原理 113
5.4.2  步進(jìn)電機(jī)的控制 114
5.4.3  步進(jìn)電機(jī)控制程序的設(shè)計(jì) 121
5.5  控制算法PID程序 125
5.5.1  PID控制算法 125
5.5.2  PID控制算法程序設(shè)計(jì) 128
5.6  數(shù)字濾波程序 139
5.6.1  程序判斷濾波 139
5.6.2  中值濾波 143
5.6.3  算術(shù)平均值濾波 144
5.6.4  加權(quán)平均值濾波 145
5.6.5  RC數(shù)字低通濾波 145
5.6.6  復(fù)合數(shù)字濾波 146
5.6.7  數(shù)字濾波程序小結(jié) 147
5.7  標(biāo)度變換程序 147
5.7.1  線性參數(shù)標(biāo)度變換程序 148
5.7.2  非線性參數(shù)標(biāo)度變換程序 149
5.8  線性化處理程序 150
5.8.1  線性插值 151
5.8.2  拋物線插值 151
5.8.3  線性插值法的應(yīng)用舉例 152
習(xí)題與思考題 158
第6章  數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)方法 161
6.1  數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)方法概述 161
6.1.1  模擬化設(shè)計(jì)方法 161
6.1.2  模擬化設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用 161
6.2  模擬控制器的離散化方法 162
6.2.1  零階保持器法 162
6.2.2  雙線性變換法 163
6.2.3  差分變換法 165
6.3  數(shù)字PID控制算法及其改進(jìn) 166
6.3.1  數(shù)字PID控制算法 166
6.3.2  數(shù)字PID控制算法的改進(jìn) 169
6.4  采樣周期的選擇 175
6.5  PID數(shù)字控制器的參數(shù)整定 177
6.5.1  湊試法 177
6.5.2  優(yōu)選法 178
6.5.3  擴(kuò)充臨界比例度法 179
6.5.4  擴(kuò)充響應(yīng)曲線法 180
6.5.5  歸一參數(shù)整定法 181
6.5.6  PID數(shù)字控制器設(shè)計(jì)舉例 181
習(xí)題與思考題 185
第7章  數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)方法 187
7.1  Z變換 187
7.1.1  采樣函數(shù)的拉氏變換 187
7.1.2  采樣函數(shù)的Z變換 187
7.1.3  Z變換的性質(zhì) 190
7.1.4  用Z變換解線性常系數(shù)差分方程 194
7.1.5  Z反變換 196
7.1.6  擴(kuò)展Z變換 199
7.2  數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)方法概述 205
7.2.1  離散化設(shè)計(jì)方法 205
7.2.2  離散化設(shè)計(jì)方法的基本原理 205
7.2.3  設(shè)計(jì)步驟 206
7.2.4  系統(tǒng)的性能指標(biāo) 206
7.3  最小拍有波紋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 207
7.3.1  確定閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)WB(z)的方法 207
7.3.2  最小拍有波紋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)舉例 213
7.3.3  最小拍有波紋系統(tǒng)的局限性 217
7.4  最小拍無(wú)波紋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 220
7.4.1  最小拍系統(tǒng)產(chǎn)生波紋的原因 220
7.4.2  最小拍無(wú)波紋系統(tǒng)WB(z)的確定方法 220
7.4.3  最小拍無(wú)波紋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)舉例 220
7.5  控制算法在計(jì)算機(jī)上的實(shí)現(xiàn) 223
7.5.1  直接程序法 223
7.5.2  串行程序法 224
7.5.3  并行程序法 225
習(xí)題與思考題 227
第8章  復(fù)雜控制規(guī)律 229
8.1  Smith預(yù)估計(jì)器 229
8.1.1  純滯后補(bǔ)償原理 229
8.1.2  帶Smith預(yù)估計(jì)器的DDC
系統(tǒng) 231
8.2  Dahlin算法 233
8.2.1  數(shù)字控制器D(z)的形式 233
8.2.2  振鈴現(xiàn)象及其消除 235
8.2.3  具有純滯后系統(tǒng)的數(shù)字控制器的直接設(shè)計(jì)步驟 237
8.2.4  Dahlin算法與Smith補(bǔ)償法的比較 237
8.3  前饋控制 238
8.3.1  前饋控制原理 238
8.3.2  前饋—反饋控制 240
8.4  串級(jí)控制 243
8.4.1  串級(jí)控制系統(tǒng)的組成和工作原理 243
8.4.2  串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 245
8.4.3  串級(jí)控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍 250
8.4.4  用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的串級(jí)控制系統(tǒng) 251
8.4.5  串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 255
8.5  多變量解耦控制 259
8.5.1  多變量解耦控制問(wèn)題的概述 259
8.5.2  解耦控制原理 260
8.5.3  多變量解耦控制器的設(shè)計(jì) 262
習(xí)題與思考題 264
參考文獻(xiàn) 265