电气控制技术

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出版者:西安电子科技大学出版社
作者:史军刚
出品人:
页数:220
译者:
出版时间:2006-10
价格:18.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787560617183
丛书系列:
图书标签:
  • 电气控制
  • 自动化
  • PLC
  • 继电器
  • 接触器
  • 电机控制
  • 传感器
  • 工业控制
  • 电路
  • 控制系统
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具体描述

本书是根据测控技术与仪器专业新的教学计划而编写的,是测控技术与仪器专业的一门专业课教材。

本书取材适当,概念清晰,深入浅出,层次分明。全书共分四章。第1章常用控制器件,介绍常用无触点开关、继电器、电力电子器件、固态继电器的原理及其使用方法。第2章控制电机,主要介绍步进电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机、小功率同步电动机、测速发电机、自整角机的工作原理及在控制系统中的应用。第3章模拟量控制电路,介绍导电角控制、脉宽调制(PwM)控制电路及变频控制电路等。第4章可编程序控制器,介绍PLC的基本组成与工作过程、PLC的软件设计方法以及PLC在实际工程中的应用。

本书可作为测控技术与仪器、自动化、机械设计制造及其自动化等专业的教材或教学参考书,也可供有关工程技术人员参考。

深入探索:现代工业自动化与智能制造的基石 图书名称: 工业过程控制与优化理论 作者: [此处可填入虚构的资深工程师或教授姓名] --- 导言:跨越传统边界,迈向自主智能 在当前全球制造业向工业4.0和智能工厂转型的浪潮中,传统的、基于固定逻辑的控制系统正面临前所未有的挑战。现代工业生产对柔性化、高精度、能源效率和实时决策能力提出了更高要求。本书《工业过程控制与优化理论》旨在为读者提供一套超越基础继电器逻辑和简单回路控制的,面向复杂、非线性、多变量工业过程的先进控制、建模与优化框架。 本书的焦点在于构建能够理解、预测和主动干预复杂物理和化学过程的数学模型与算法,从而实现生产过程的全局最优运行。我们关注的不是如何接通或断开一个负载,而是如何通过精密的算法设计,使得一个大型化工联合装置、一个精密半导体制造线,或一个大型能源网络,能够在不断变化的外部干扰下,始终保持在最高效、最安全的状态。 --- 第一部分:过程建模的深度解析与选择 成功的控制始于精确的建模。本部分将系统性地梳理从基础物理定律到高级数据驱动模型的全景图,重点强调如何选择最适合特定工业场景的建模范式。 第一章:经典时域与频域建模的局限性重审 本章回顾了经典传热学、流体力学和化学动力学在建立过程模型(如一阶惯性加纯延迟模型)中的作用。但重点在于探讨这些模型在面对大规模、强耦合系统时的不足。我们将深入探讨极点/零点配置、频率响应分析在诊断系统固有不稳定性方面的应用,并引入状态空间表示法作为过渡到现代控制理论的桥梁。 第二章:现代控制理论的数学基石:状态空间方法 状态空间法是分析和设计多输入多输出(MIMO)系统的核心工具。本章详细阐述了如何将复杂的微分方程组转化为规范化的状态空间形式。内容包括: 1. 可控性与可观测性分析: 引入卡尔曼秩条件,判断设计控制器和观测器的可行性。 2. 模态分解与系统简化: 如何识别系统中的慢模态和快模态,并利用降阶技术构建简化但有效的模型。 3. 非线性系统建模的挑战: 对比泰勒级数展开、相平面分析和李雅普诺夫稳定性理论在初步处理非线性系统中的应用。 第三章:数据驱动建模与系统辨识的前沿进展 在许多流程工业中,精确的物理模型难以获取。本章侧重于利用历史运行数据,通过统计方法和机器学习技术来构建过程模型。 1. 参数估计与回归分析: 最小二乘法(LS)、加权最小二乘法(WLS)在参数辨识中的应用。 2. 子空间辨识(Subspace Identification): 介绍N4D、MOESP等先进算法,尤其适用于识别大型、低噪声环境下的线性时不变(LTI)系统。 3. 基于神经网络和高斯过程(GP)的黑箱建模: 探讨如何利用深度学习技术处理高度非线性和时变的系统辨识问题,重点在于模型的不确定性量化。 --- 第二部分:先进过程控制(APC)的策略与实施 一旦系统模型建立,如何设计出鲁棒、高效的控制器是核心任务。本部分聚焦于超越PID调谐的、针对复杂工业瓶颈的优化控制方法。 第四章:最优控制理论的原理与应用 最优控制的目标是在满足所有系统约束(物理、安全、操作)的条件下,使某个性能指标(如最小能耗、最大产量)达到最优。 1. 变分法与欧拉-拉格朗日方程: 理论基础的奠定。 2. 庞特里亚金极大值原理(Pontryagin's Maximum Principle): 处理具有不等式约束的开关控制问题。 3. 动态规划(Dynamic Programming)与贝尔曼方程: 探索有限时间最优控制问题的求解路径。 第五章:模型预测控制(MPC)——现代过程控制的黄金标准 MPC是目前流程工业中最广泛应用的先进控制技术。本章将MPC的理论深度剖析,并着重于其实际工程实现。 1. 核心机制: 滚动时域优化、预测模型、控制律的在线求解。 2. 约束处理: 如何在优化问题中严格纳入输入约束(如阀门开度限制)和输出约束(如产品规格限制)。 3. 模型失配与鲁棒性: 讨论模型预测控制在实际模型误差下的性能衰减,以及如何结合鲁棒性设计(如RMPC)来应对不确定性。 4. 应用案例分析: 大型蒸馏塔的能耗优化控制、反应器温度的严格跟踪。 第六章:先进反馈与解耦控制 对于强耦合的MIMO系统,简单的多回路PID控制会导致严重的相互干扰。本章介绍如何利用系统模型实现有效的解耦和先进的反馈设计。 1. 逆解耦控制(Inverse Decoupling): 基于模型的输入补偿技术。 2. 动态矩阵控制(DMC)与Smith预估器原理的扩展。 3. H-无穷(H-infinity)控制: 针对系统外部扰动和模型不确定性,设计具有最佳鲁棒性能的控制器。 --- 第三部分:系统健康管理与智能决策支持 现代控制系统已不再是孤立的闭环,它必须融入更宏观的生产管理和设备状态监测体系。 第七章:基于观测器的状态估计与故障检测 在许多关键应用中,过程变量可能无法直接测量(如反应器内部的催化剂活性)。本章介绍如何利用模型和少量测量值来实时估计不可测状态。 1. 卡尔曼滤波(Kalman Filtering): 线性系统最优估计的基石及其扩展(EKF/UKF)在非线性系统中的应用。 2. Luenberger观测器与高增益观测器。 3. 故障诊断与隔离(FDI): 如何利用残差分析、模式识别技术,在系统性能下降前,准确判断故障的来源和性质。 第八章:过程优化与调度的高级集成 将实时控制与离线优化相结合,是实现“智能工厂”的关键一步。 1. 实时优化(RTO): 建立在当前生产约束和实时原料成本基础上的动态经济性目标函数。 2. 混合整数非线性规划(MINLP): 处理涉及设备开关决策(离散变量)和连续过程变量的综合优化问题。 3. 生产调度与控制的协同设计: 如何确保控制器能够有效执行优化层下达的优化目标,同时避免频繁切换带来的设备磨损。 --- 结语:面向未来的控制工程师 《工业过程控制与优化理论》提供的不仅是一套控制算法,更是一种系统性的、以数学优化为核心的思维模式。掌握这些理论和技术,读者将能够胜任从高端研发机构到复杂流程工业现场的控制系统设计、调试与性能提升工作,成为驱动下一代智能制造体系的核心力量。本书适合具备扎实自动控制基础的高年级本科生、研究生,以及致力于提升自身技能的工业控制领域专业工程师深度研习。

作者简介

目录信息

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用户评价

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这本书的章节安排非常合理,逻辑性很强,让我能够逐步深入地学习电气控制的核心知识。刚开始学习时,我被书中关于低压配电系统的详细讲解所吸引,从电源的引入、保护、分配,到各种断路器、熔断器、接触器、继电器等的选型和安装,都进行了非常细致的介绍。这本书不仅讲解了这些元器件的电气符号和工作原理,还结合了实际的配电柜设计图,让我对低压配电系统的整体结构有了清晰的认识。特别是在讲解过载保护和短路保护时,书中详细列举了不同类型的保护装置,以及它们在不同电路中的应用。之后,书中对电机及其控制方法进行了深入的剖析,从三相异步电机的基本原理,到正反转控制、Y-Δ降压启动、自耦变压器降压启动等多种控制方式,都给出了详细的电路图和操作说明。这本书还非常注重安全规范的讲解,在每个章节中都强调了电气操作中的安全注意事项,这对于我这样初学者来说非常重要。而且,书中还介绍了一些基础的自动化仪表,如温度传感器、压力传感器等,以及它们在电气控制系统中的应用,这为我后续学习更复杂的自动化系统打下了良好的基础。这本书的语言通俗易懂,即使是一些复杂的概念,也能通过生动的比喻和清晰的图示得到很好的解释。

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我之前对继电器控制系统的一些基础知识了解不多,这本书让我受益匪浅。它从最基础的继电器、接触器、按钮、指示灯等元器件开始讲解,详细介绍了它们的结构、工作原理和在电气控制回路中的作用。书中通过大量的经典电气控制线路图,清晰地展示了如何进行各种基本操作,比如电机的正反转控制、顺序启动控制、联锁控制等。我尤其喜欢书中对互锁电路的讲解,它通过不同的互锁方式,确保了设备在特定条件下才能运行,从而避免了误操作和设备损坏。此外,这本书还对定时器和计数器的应用进行了详细的阐述,利用这些元器件,可以实现对电气设备的延时控制、周期性控制和计数控制。书中还介绍了一些基本的控制面板的设计原则,包括按钮的布局、指示灯的含义等,这对于理解和操作实际的电气控制设备非常重要。对于初学者来说,这本书的图例非常丰富,并且解释得非常详细,能够帮助读者快速掌握电气控制的基本技能。它不仅仅是一本理论书籍,更像一本实操指南,让我能够理论联系实际,更好地理解和应用电气控制技术。

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这本书的理论深度和广度都让我印象深刻。它不仅仅停留在基础的电气原理层面,还深入探讨了一些高级的控制策略和应用。例如,书中对模糊逻辑控制和神经网络控制在电气系统中的应用进行了初步的介绍,虽然这些内容可能对于初学者来说有些挑战,但书中通过案例分析,让这些复杂的概念变得相对容易理解。我特别喜欢书中关于系统辨识和自适应控制的章节,它讲解了如何对未知的系统进行建模,并根据系统参数的变化动态调整控制器的参数,以达到最佳的控制效果。这对于解决一些实际生产中遇到的复杂控制问题非常有指导意义。书中还详细介绍了各种保护电路的设计,包括过流保护、过压保护、欠压保护、相序保护等,并给出了相应的电路图和元器件选型建议。在电机控制方面,书中对伺服电机和步进电机的驱动和控制算法进行了深入的分析,特别是关于伺服系统的闭环控制原理,让我对伺服系统的精确性和响应速度有了更深的认识。这本书的章节结构非常清晰,每个章节的知识点都衔接得很自然,不会让人感到突兀。而且,书中提供了大量的参考文献,方便读者进一步深入研究。

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这本书的深度和广度都让我非常惊喜。它不仅仅是关于电气控制的入门书籍,更深入地探讨了许多高级的应用和技术。例如,书中对模糊逻辑控制、神经网络控制在电气系统中的应用进行了介绍,并且通过案例分析,让这些复杂的概念变得相对容易理解。我特别欣赏书中关于系统辨识和自适应控制的章节,它讲解了如何对未知的系统进行建模,并根据系统参数的变化动态调整控制器的参数,以达到最佳的控制效果。这对于解决一些实际生产中遇到的复杂控制问题非常有指导意义。书中还详细介绍了各种保护电路的设计,包括过流保护、过压保护、欠压保护、相序保护等,并给出了相应的电路图和元器件选型建议。在电机控制方面,书中对伺服电机和步进电机的驱动和控制算法进行了深入的分析,特别是关于伺服系统的闭环控制原理,让我对伺服系统的精确性和响应速度有了更深的认识。这本书的章节结构非常清晰,每个章节的知识点都衔接得很自然,不会让人感到突兀。而且,书中提供了大量的参考文献,方便读者进一步深入研究。

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这本书的讲解方式非常吸引人,它将复杂的电气控制概念分解成易于理解的部分,并提供了大量生动的例子。我之前对伺服系统一直知之甚少,但通过这本书,我了解了伺服电机的基本结构、工作原理以及其在精密运动控制中的优势。书中详细介绍了伺服系统的闭环控制原理,包括位置环、速度环和电流环,以及如何通过PID控制器来优化伺服系统的性能。我还对书中关于步进电机的讲解印象深刻,它详细描述了步进电机的驱动方式和控制方法,以及在需要精确位置控制的场合的应用。书中还介绍了一些常用的工业传感器,如编码器、光电开关、接近开关等,并详细说明了它们的工作原理和在电气控制系统中的作用。此外,这本书还对各种执行器,如电磁阀、继电器、接触器等,进行了详细的介绍,并说明了它们在控制回路中的功能。这本书的图文并茂,对于初学者来说非常友好,能够帮助读者快速建立起对电气控制系统的整体认识。

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这本书的内容非常有条理,循序渐进,让我能够逐步深入地理解电气控制系统的各个方面。它从最基础的电路原理和电工基础知识讲起,让我能够建立起扎实的理论基础。然后,它逐步深入到电机控制、PLC控制、变频器应用等更复杂的领域。我特别喜欢书中关于电机控制的详细讲解,从各种电机的类型、结构、工作原理,到各种控制方式,如正反转控制、Y-Δ降压启动、软启动等,都进行了详细的阐述。书中还对伺服电机和步进电机的应用做了深入的介绍,让我对精密运动控制有了更深刻的认识。此外,书中还对工业自动化中的传感器和执行器进行了详细的介绍,并说明了它们在控制系统中的作用。我通过学习这本书,不仅掌握了电气控制的基本理论知识,还获得了许多实用的工程经验。这本书的图例丰富,语言清晰,能够帮助读者更好地理解和掌握电气控制技术。

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这本书的实用性让我非常满意。它不仅仅局限于理论知识,更注重实际应用和工程实践。书中提供了大量实际的电气控制系统设计案例,从简单的照明控制到复杂的生产线自动化控制,都进行了详细的讲解。我通过学习这些案例,掌握了如何根据具体需求进行电气控制系统的设计、元器件的选型、电路的绘制以及程序的编写。书中还详细介绍了PLC的编程语言,包括梯形图、指令表、结构化文本等,并提供了大量的编程实例,让我能够快速掌握PLC的编程技巧。我尤其喜欢书中关于故障排除和维护的章节,它列举了许多在实际生产中常见的电气故障,并给出了详细的诊断和排除方法。这对于提高设备运行的稳定性和可靠性非常有帮助。这本书的语言通俗易懂,图例丰富,能够帮助读者更好地理解和掌握电气控制技术。对于我这样希望将理论知识应用于实践的读者来说,这本书提供了宝贵的指导。

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我一直对自动化生产线上的电气控制系统感到好奇,这本书恰好满足了我的求知欲。它详细介绍了工业自动化领域常用的PLC(可编程逻辑控制器)的应用,从PLC的硬件组成、指令系统,到程序设计和调试,都进行了系统的阐述。我尤其对书中关于PLC的定时器、计数器、比较指令等基本指令的讲解印象深刻,通过大量的实例,我学会了如何利用这些指令来编写各种控制程序。例如,在讲解步进电机控制时,书中利用PLC的脉冲输出功能,结合步进电机的驱动原理,演示了如何实现步进电机的精确位置控制。此外,书中还涉及到HMI(人机界面)的设计和应用,通过HMI,操作人员可以方便地与PLC系统进行交互,实现参数的设置、报警的查看以及工艺流程的监控。书中提供了多个HMI与PLC通信的案例,让我对这种人机协作的模式有了更直观的理解。我还发现书中对各种传感器(如接近开关、光电开关、编码器等)在自动化生产线上的应用做了详尽的介绍,并解释了它们如何将物理信号转换为PLC可以识别的电信号。对于执行机构,例如电磁阀、气缸、液压缸等,书中也给出了清晰的控制原理和应用场景。总的来说,这本书的内容非常丰富,涵盖了电气控制的多个重要方面,对于想要了解工业自动化控制的读者来说,绝对是一本不可多得的好书。

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这本书的内容确实非常扎实,让我对电气控制系统有了更深刻的理解。我之前对变频器的应用一直有些模糊,但这本书详细讲解了变频器的工作原理、选型依据以及在不同工业场景下的具体应用案例。例如,它通过图文并茂的方式,清晰地展示了如何根据负载特性选择合适的变频器型号,如何进行变频器的参数设置以优化电机运行效率,甚至还提到了变频器在节能方面的作用。特别是关于向量控制和V/f控制的对比分析,让我能够更准确地判断在何种场合选择哪种控制方式。书中还涉及了PLC的编程基础,从指令系统到梯形图的编写,循序渐进,即使是初学者也能很快上手。我尤其欣赏它对伺服系统和步进电机的详细介绍,特别是它们在精密运动控制中的优势和应用,结合实际的案例分析,让我能够更好地理解这些高精度控制设备的工作原理和实际应用。此外,书中关于传感器和执行器在电气控制系统中的作用也进行了详尽的阐述,从各种传感器的原理和选型,到各种执行器(如接触器、继电器、电磁阀等)的工作特性,都给了我非常全面的认识。整体而言,这本书的理论知识与实际应用结合得非常紧密,对于我提升在电气控制领域的实操能力非常有帮助。

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这本书为我打开了工业自动化的大门。它不仅讲解了PLC等自动化核心设备,还深入介绍了工业现场的总线技术,如Profibus、Profinet等。书中详细解释了这些总线的工作原理、通信协议以及在分布式控制系统中的应用。我通过阅读关于现场总线的部分,才真正理解了如何将分散在现场的各种传感器、执行器以及PLC等设备高效地连接起来,实现数据的实时传输和协同控制。书中还对变频器在工业自动化中的应用做了进一步的拓展,例如在起重机、输送带等设备上的具体应用案例。我特别欣赏书中关于故障诊断和排除的章节,它列举了许多在实际生产中可能遇到的电气故障,并给出了详细的诊断步骤和排除方法。这对于提高设备的可用性和降低停机时间非常有帮助。书中还提到了工业以太网技术,以及它在现代自动化系统中的重要作用。这本书的内容涵盖了从底层元器件到系统集成,再到高级控制策略的多个层面,为我提供了一个非常全面的工业自动化知识体系。

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