9787508365350 教育部职业教育与成人教育司推荐教材 计算机控制技术与系统 中国 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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黄桂梅 著

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出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787508365350

商品编码：29422431281

包装：平装

出版时间：2008-01-01

基本信息

书名：教育部职业教育与成人教育司推荐教材 计算机控制技术与系统

定价：22.00元

作者：黄桂梅

出版社：中国电力出版社

出版日期：2008-01-01

ISBN：9787508365350

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.400kg

编辑推荐

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内容提要

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本书主要介绍了计算机控制的概念、过程通道及输入输出接口技术、通信技术、抗干扰技术与可靠性技术、数据采集系统、常用控制算法、分散控制算法、分散控制系统及应用、现场总线控制系统等内容。本书在中编写中注意引进先进技术，在内容编排上考虑教学与自学相结合，内容组织循序渐进，由浅入深，利教利学。
　　本书可作为高职高专电力技术类电厂热能动力设备装置、火电厂集控运行、生产过程自动化技术等专业相关课程教材，也可作为火电厂运行人员培训教材。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《自动化控制原理与应用》 内容简介 本书是一本系统介绍自动化控制原理与技术的教材。全书共分为十章，内容涵盖了自动控制理论的基础知识、各种典型控制系统的分析与设计方法，以及在实际工程应用中的具体案例。本书力求理论与实践相结合，既注重对基本概念的清晰阐述，又强调对实际问题解决能力的培养。 第一章 绪论 本章将引导读者进入自动控制的广阔世界。首先，我们会从日常生活中的常见现象出发，例如自动调节室内温度的空调系统、保持航行姿态的船舶，以及稳定运行的发电厂等，引出自动控制系统的概念及其重要性。接着，我们将对自动控制系统的基本组成部分进行概览，包括被控对象、传感器、控制器以及执行器等。通过生动的比喻和形象的描述，帮助读者建立对自动控制系统整体框架的初步认识。此外，本章还将简要介绍自动控制技术的发展历程，从早期的简单机械调节到现代复杂的数字控制系统，让读者对该领域有一个宏观的了解。最后，我们将明确学习自动控制原理与应用的关键意义，包括提高生产效率、保障系统安全、优化资源配置以及提升生活品质等方面，激发读者的学习兴趣。 第二章 自动控制系统的数学模型 建立精确的数学模型是进行自动控制系统分析和设计的基础。本章将深入探讨如何为不同的物理系统建立合适的数学模型。我们将从最基本的动力学方程入手，例如牛顿第二定律在机械系统中的应用，基尔霍夫定律在电路系统中的应用，以及能量守恒定律在热力系统和流体系统中的应用。随后，我们将介绍几种常用的建模方法，包括微分方程法、传递函数法以及状态空间法。其中，传递函数法作为一种简洁有效的频域分析工具，将被重点讲解。我们将详细介绍如何通过拉普拉斯变换将时域的微分方程转化为频域的代数方程，并解释传递函数的物理意义。对于状态空间法，我们将阐述其在处理多输入多输出（MIMO）系统以及非线性系统方面的优势，并介绍其基本形式和建立步骤。在建模过程中，我们将穿插介绍如何处理系统的非线性特性，例如使用线性化方法逼近非线性系统，以及如何根据实际情况进行模型简化和参数辨识。通过本章的学习，读者将能够掌握为常见工程系统建立数学模型的关键技术。 第三章 线性系统时域分析 本章将聚焦于线性自动控制系统在时域内的行为分析。在建立好系统的数学模型后，我们需要了解系统在不同输入信号作用下，其输出量会如何随时间变化。我们将从分析系统的稳定性开始，这是自动控制系统最基本的要求。通过分析特征方程的根，我们可以判断系统是稳定、不稳定还是临界稳定。接着，我们将研究系统对典型输入信号的响应特性，包括单位阶跃响应、单位斜坡响应和单位冲激响应。通过对这些响应曲线的分析，我们可以直观地了解系统的动态性能，例如响应速度、超调量、调节时间和稳态误差等。我们将引入一些重要的性能指标，并探讨它们与系统参数之间的关系。例如，我们将分析闭环极点位置对系统瞬态响应的影响。此外，本章还将介绍根轨迹法，这是一种非常直观的分析方法，通过改变系统的开环增益，观察闭环极点的移动轨迹，从而预测系统的稳定性裕度和动态性能。通过本章的学习，读者将能够深刻理解线性系统的时间响应特性，并初步掌握评估和改善系统性能的方法。 第四章 线性系统频域分析 频域分析是理解自动控制系统性能的另一种重要视角。本章将介绍如何利用傅里叶变换等工具，分析系统对不同频率信号的响应特性。我们将从介绍频率响应的概念入手，即系统输出信号频率与输入信号频率相同，但幅值和相位可能发生改变。然后，我们将详细讲解伯德图（Bode Plot），这是一种常用的图形工具，通过绘制幅频特性曲线和相频特性曲线，可以直观地了解系统的增益和相移随频率的变化情况。我们将阐述如何根据伯德图来判断系统的稳定性，并引入增益裕度和相位裕度这两个重要的稳定性指标。此外，本章还将介绍奈奎斯特图（Nyquist Plot），这是一种更严格的稳定性判据，通过分析开环传递函数的奈奎斯特曲线，可以判断闭环系统的稳定性。我们将详细介绍奈奎斯特稳定判据，并解释其背后的原理。通过本章的学习，读者将能够掌握使用频域工具来分析系统的稳定性和动态性能，并为后续的控制器设计打下坚实的基础。 第五章 自动控制系统的根轨迹法 根轨迹法是一种图解方法，用于分析线性时不变（LTI）系统的闭环极点随开环增益变化的轨迹。本章将系统地讲解根轨迹法的绘制步骤和应用。首先，我们将回顾闭环传递函数与开环传递函数之间的关系，以及闭环极点在判断系统稳定性中的重要作用。接着，我们将详细介绍绘制根轨迹的十条基本规则，包括根轨迹的起点和终点、渐近线的斜率和交点、实轴上的根轨迹、以及根轨迹的分离点和汇合点等。我们将通过大量的实例，演示如何一步步地绘制出完整的根轨迹图。根轨迹图不仅可以帮助我们直观地了解系统稳定性随增益的变化，还可以用于分析系统的瞬态响应性能，例如超调量和调节时间等。通过根轨迹法，我们可以方便地选择合适的控制器增益，以获得期望的系统性能。本章还将介绍如何利用根轨迹法来分析补偿器的作用，并初步了解如何通过添加零极点来改善系统的根轨迹。 第六章 PID 控制器设计 比例-积分-微分（PID）控制器是工业界应用最广泛的控制器之一。本章将深入讲解PID控制器的原理、设计方法以及参数整定技术。我们将首先阐述比例（P）控制、积分（I）控制和微分（D）控制各自的作用机理，以及它们对系统性能的影响。例如，P控制器可以减小稳态误差，但会增加系统的超调量；I控制器可以消除稳态误差，但可能导致系统响应变慢；D控制器可以改善系统的动态响应，抑制超调量，但对噪声敏感。接着，我们将介绍各种PID控制器的组合形式，包括P、PI、PD以及PID控制器，并分析它们的优缺点。在控制器设计部分，我们将介绍几种常用的PID参数整定方法，包括试凑法（手动整定）、Ziegler-Nichols方法（临界比例法和衰减振荡法）以及基于模型的方法。我们将详细讲解每种方法的步骤和适用范围，并通过算例进行演示。此外，本章还将讨论PID控制器在实际应用中的注意事项，例如采样时间和量化误差的影响，以及如何根据具体被控对象选择合适的PID控制器结构。 第七章 状态空间分析与设计 状态空间方法是一种更通用的系统分析和设计方法，尤其适用于多输入多输出（MIMO）系统以及模态控制的设计。本章将介绍状态空间的基本概念和理论。我们将首先定义系统的状态向量，并建立描述系统动态特性的状态方程和输出方程。我们将详细介绍如何将传递函数模型转化为状态空间模型，以及反之亦然。接着，我们将深入研究线性定常系统的可控性和可观测性。可控性是指系统状态能否被输入信号完全控制，而可观测性是指系统的状态能否被输出信号完全测量。这两个概念是设计状态反馈控制器和状态观测器的基础。我们将介绍判别可控性和可观测性的代数判据，并解释其物理意义。在控制器设计方面，我们将重点介绍状态反馈控制的设计方法，例如极点配置法。我们将解释如何根据期望的闭环极点位置来设计状态反馈增益矩阵。此外，本章还将简要介绍状态观测器的设计，以及如何将状态反馈控制器和状态观测器相结合，构成全状态反馈控制器。 第八章 系统的稳定性 稳定性是自动控制系统最重要的基本属性，本章将深入探讨系统的稳定性分析方法。我们将从能量守恒和李雅普诺夫第二方法入手，这是分析非线性系统稳定性的强大工具。我们将介绍李雅普诺夫函数的概念，以及如何利用李雅普诺夫函数来判断系统的稳定性。我们将详细讲解李雅普诺夫稳定性定理，并提供如何构造李雅普诺夫函数的思路。接着，我们将回归线性系统，回顾并深化对基于特征方程的稳定性判据的理解，包括劳斯-赫尔维茨判据，这是一种代数判据，可以无需求解特征方程即可判断系统的稳定性。我们还将进一步分析频域稳定性判据，如奈奎斯特判据和增益-相位裕度，并阐述它们与系统时域性能之间的关系。本章的重点在于理解不同稳定性判据的适用范围和局限性，并掌握如何综合运用这些方法来全面评估系统的稳定性。 第九章 系统的校正 为了使自动控制系统达到预期的性能指标，常常需要对其进行校正。本章将介绍几种常用的系统校正方法。我们将首先分析未校正系统的性能不足之处，例如响应速度慢、超调量大、稳态误差大或稳定性裕度不足等。接着，我们将介绍前馈校正和反馈校正。前馈校正通过在控制器前加入一个修正环节来改善系统的性能，而反馈校正则通过在反馈通路中加入补偿器来实现。我们将重点讲解几种常见的补偿器类型，包括超前补偿器、滞后补偿器和超前-滞后补偿器。我们将分析这些补偿器的传递函数，并说明它们对系统频率特性的影响。通过绘制校正前后的伯德图，我们可以直观地看到补偿器如何改善系统的幅频和相频特性，从而提高系统的稳定性、速度和精度。本章还将介绍如何根据系统的性能指标要求，选择合适的补偿器类型，并设计其参数。 第十章 实际应用案例 为了将理论知识应用于实际，本章将通过几个典型的工程应用案例，展示自动控制技术在不同领域的应用。我们将选取具有代表性的案例，例如工业生产过程的温度控制系统、机器人运动控制系统、汽车巡航控制系统以及航空航天领域的飞行控制系统等。对于每个案例，我们将首先分析被控对象的特性，然后介绍其控制系统的结构和设计思路。我们将详细说明在这些实际应用中，如何运用本教材所介绍的控制原理和设计方法。例如，我们将分析如何在实际系统中选择合适的传感器和执行器，如何进行系统的建模和仿真，如何设计和整定控制器参数，以及如何进行系统的调试和优化。通过这些生动具体的案例，读者将能够更深刻地理解自动控制技术的实际价值，并初步掌握将理论知识转化为实际工程解决方案的能力。 本书旨在为读者提供一个扎实的自动控制理论基础，并培养解决实际工程问题的能力。通过理论学习、方法掌握和案例分析，希望读者能够成为一名优秀的自动化控制工程师，为推动科技进步和社会发展贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这次偶然的机会，我了解到这本《计算机控制技术与系统》教材。虽然我不是直接从事计算机控制领域工作的专业人士，但我对与计算机相关的技术一直抱有浓厚的兴趣。我一直觉得，计算机控制是连接“虚拟”的软件世界和“真实”的物理世界的重要桥梁，它在现代科技发展中扮演着不可或缺的角色。从智能家居到工业机器人，再到航空航天，无处不见计算机控制的身影。我特别好奇这本书是如何将复杂的理论概念以易于理解的方式呈现给读者的。它是否能够平衡理论深度与实践应用？是否能够引导读者从宏观的系统层面理解计算机控制的整体架构，再深入到微观的控制算法和硬件实现？我希望这本书能够激发我对于这个领域的更多兴趣，甚至有可能为我未来的职业发展打开新的思路。我尤其关注的是，它在“系统”层面是如何构建的，是将不同的控制模块如何有机地整合在一起，以实现整体功能的。这本书是否能够让我理解，一个完整的计算机控制系统是如何从需求分析、设计、开发到部署和维护的整个生命周期？我期待它能够提供一个清晰的脉络，让我能够逐步掌握这个领域的知识体系。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期关注中国职业教育发展的研究者，我对“教育部职业教育与成人教育司推荐教材”这个标签有着天然的关注度。这代表着教材的编写经过了严格的评审，能够紧密结合行业需求和人才培养目标。而《计算机控制技术与系统》这个主题，恰恰是当前产业升级和智能制造发展的关键领域。我希望这本书能够体现出职业教育的特点，即强调实践操作性和技能培养。它是否能够提供清晰的实验指导，让学生在实际操作中掌握控制系统的搭建、调试和维护？它是否能够介绍一些当前产业界广泛应用的技术和设备，让学生毕业后能够迅速适应工作岗位？我尤其关注的是，这本书在“系统”层面是如何处理不同组件之间的集成和协作的。例如，它是否会介绍一些常用的通信协议，以及如何将传感器、控制器、执行器等设备进行有效的连接和协同工作？同时，我也希望书中能够包含一些关于系统优化的内容，比如如何提高控制精度、降低能耗、提升系统的稳定性和可靠性。这本书的出现，对于培养高素质的职业技术人才，具有重要的意义。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我是一名刚步入职场不久的大学生，对于“计算机控制技术与系统”这个概念，我还有些模糊的认识。我了解到，这个领域是很多高科技产业的核心，比如智能制造、机器人技术、以及现在非常热门的无人驾驶等等。我的专业背景虽然是计算机科学，但对于如何将软件算法转化为实际的机械运动和精确的控制，还有很大的提升空间。我一直在寻找一本能够系统性地介绍这个领域的教材，并且能够帮助我打下坚实的基础。我看到这本书是被教育部职业教育与成人教育司推荐的，这让我对它的内容质量和教育价值非常信任。我尤其关心书中关于“控制系统”的搭建和实现的部分，希望它能够详细介绍各种控制器的原理和应用，比如PID控制器、模糊逻辑控制器等等，以及它们在不同场景下的选择和优化。同时，我也希望书中能够提供一些实际的编程示例或者仿真项目，让我能够亲自动手去实践，将理论知识转化为实际操作能力。这样，我才能真正理解计算机是如何“控制”一个系统的，并且能够设计出满足特定需求的控制方案。

评分☆☆☆☆☆

我是一位对新兴技术充满好奇的普通读者，平时喜欢阅读一些科普类和技术类的书籍，来拓展自己的知识面。《计算机控制技术与系统》这个书名，对我来说充满了神秘感和吸引力。虽然我没有专业知识背景，但我一直对科技如何改变我们的生活非常感兴趣。计算机控制，听起来就像是给机器装上了“大脑”和“手脚”，让它们能够按照我们的意愿去工作。我希望这本书能够用通俗易懂的语言，为我揭开计算机控制的神秘面纱。它会介绍一些最基本、最核心的概念吗？比如，什么是“控制”，什么是“系统”？计算机是如何“读取”外界信息，并做出“反应”的？我希望书中能够有一些生动的例子，比如我家里的智能音箱是如何理解我的指令，洗衣机是如何自动完成洗涤过程的，甚至是汽车是如何实现自动泊车的。我希望这本书能够让我对这些日常生活中习以为常的科技奇迹背后的原理有一个初步的了解，并且能够激发我对科学技术更深层次的探索欲望。我不需要过于专业的术语，但需要清晰的逻辑和有趣的讲解。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简洁大气，字体清晰，一看就是经过精心打磨的。虽然我还没有深入阅读，但仅仅是浏览目录和前言，我就被它所展现的广阔视野和系统性所吸引。作为一名在自动化领域摸爬滚打多年的工程师，我深知理论知识的扎实对于技术创新的重要性。这本书的出版，特别是被教育部职业教育与成人教育司推荐，足以证明其在教育界和产业界的权威性和实用性。我尤其期待书中关于“计算机控制技术”部分的内容，这正是我目前工作中最需要深入理解和掌握的领域。据我了解，计算机控制技术是现代工业自动化的核心，它贯穿于产品设计、生产制造、质量控制等各个环节。一本优秀的教材，应该能够清晰地阐述其基本原理、核心算法、典型应用以及未来的发展趋势。这本书的标题和推荐背景，让我对它在这些方面的阐述充满了期待。我希望它能提供一些前沿性的理论，帮助我突破技术瓶颈，同时也希望它能包含一些实际的案例分析，让我能更好地将理论知识应用于解决实际工程问题。总而言之，从外观到信息，这本书都给我留下了深刻的第一印象，我相信它会成为我学习和工作中的宝贵财富。