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出版者:

作者:张明波 编

出品人:

页数:258

译者:

出版时间:2009-10

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787508469034

丛书系列:

图书标签:

• PLC
• 可编程控制器
• 工业自动化
• 编程
• 技术
• 教程
• 电气控制
• 单片机
• 传感器
• 控制系统

《自动化控制系统设计与实践》 本书旨在为读者提供一个全面深入的自动化控制系统设计与实践的学习框架，重点在于理解和掌握现代工业生产中自动化控制的核心理念、关键技术及应用方法。内容涵盖了从基础理论到实际操作的各个环节，力求帮助读者构建扎实的专业知识体系，并具备独立解决自动化工程问题的能力。 第一部分：自动化控制理论基础 本部分将系统阐述自动化控制系统所必需的理论知识，为后续章节的学习奠定坚实基础。 自动控制原理概述： 深入剖析自动控制系统的基本构成，包括被控对象、控制器、传感器、执行器等关键组成部分。详细介绍开环控制与闭环控制的区别、优缺点及其适用场景。阐述反馈控制在提高系统稳定性、精度和动态响应方面的关键作用。 系统建模与辨识： 讲解如何对实际的物理过程进行数学建模，这是设计控制器和分析系统性能的前提。介绍不同类型的系统模型，如传递函数模型、状态空间模型等，以及它们各自的适用范围。重点介绍系统辨识的方法，包括基于实验数据和先验知识的建模技术，使读者能够从实际测量数据中提取系统动态特性。 控制器类型与设计： 详细介绍比例（P）、积分（I）、微分（D）控制的基本原理及其对系统性能的影响。深入讲解PID控制器的参数整定方法，包括经验方法（如齐格勒-尼科尔斯法）和模型方法，并讨论不同整定方法的优缺点。介绍现代控制理论中的先进控制策略，如模糊逻辑控制、自适应控制、模型预测控制等，并分析其在复杂系统中的应用潜力。 系统稳定性分析： 讲解判断系统稳定性的几种经典方法，包括劳斯判据、奈奎斯特判据、根轨迹法等。深入理解稳定裕度和相裕度的概念，以及它们在评估系统鲁棒性方面的重要性。 第二部分：传感器与执行器技术 本部分聚焦于自动化控制系统中实现信息采集和动作执行的关键环节——传感器与执行器。 传感器原理与选型： 详细介绍各类常用传感器的工作原理，包括温度传感器（热电偶、热电阻、红外传感器）、压力传感器、流量传感器、液位传感器、位置传感器（编码器、光电传感器）、力传感器等。分析不同传感器在测量精度、响应速度、工作环境适应性、成本等方面的差异，指导读者根据具体应用需求进行合理选型。 信号调理与处理： 讲解传感器输出信号的常见类型（模拟信号、数字信号）及其特点。介绍信号调理电路的作用，包括放大、滤波、隔离、线性化等，以提高信号质量和兼容性。阐述模拟-数字转换（ADC）和数字-模拟转换（DAC）的技术，以及在信号采集与输出中的应用。 执行器原理与选型： 介绍各类执行器的基本工作原理，包括电机（直流电机、交流电机、步进电机、伺服电机）、气动执行器、液压执行器、电磁阀、继电器等。分析不同执行器在功率、速度、精度、控制方式、响应特性等方面的差异，指导读者根据控制对象和控制要求选择合适的执行器。 驱动与接口技术： 讲解执行器驱动电路的设计，包括功率放大、电流/电压控制等。介绍执行器与控制单元之间的接口技术，如脉冲宽度调制（PWM）、数字接口（如RS485、CAN总线）等。 第三部分：自动化控制系统设计与实现 本部分将理论与实践相结合，指导读者完成一个完整的自动化控制系统设计与实现过程。 系统需求分析与方案设计： 强调在项目启动阶段进行详细的需求分析，明确控制目标、性能指标、环境条件、安全要求等。在此基础上，进行系统的整体架构设计，包括控制策略、硬件选型、软件配置等，并输出详细的系统设计方案。 硬件选型与集成： 介绍如何根据系统设计方案，选择合适的控制器、传感器、执行器、电源、通信模块等硬件设备。讲解硬件之间的接口连接、电气规范以及集成时的注意事项。 软件开发与编程： 重点介绍工业控制领域常用的编程语言和开发环境，以及软件设计的基本原则。讲解如何根据控制算法编写程序，实现对系统的监控和控制。涵盖顺序控制、逻辑控制、数据处理、故障诊断等模块的设计。 系统调试与优化： 详细阐述自动化控制系统的调试流程，包括硬件联调、软件联调、功能测试、性能测试等。指导读者如何通过实际运行数据对控制器参数进行优化，以达到最佳的控制效果。讲解系统故障的常见原因及排除方法。 网络通信与集成： 介绍工业通信协议（如Modbus、OPC UA、Ethernet/IP等）及其在自动化系统中的应用。讲解如何实现不同设备之间的数据交换和信息共享，以及如何将自动化控制系统与上位机监控系统（SCADA）或制造执行系统（MES）集成。 第四部分：典型应用案例与前沿技术 本部分通过分析具体的应用案例，巩固读者所学知识，并展望自动化控制领域的发展趋势。 机械设备自动化控制： 以生产线上的搬运、装配、焊接等设备为例，讲解其自动化控制系统的设计思路和实现方法。 过程工业自动化控制： 以化工、制药、食品等行业的生产过程控制为例，讲解温度、压力、流量、液位等参数的PID控制、联锁控制和报警处理。 机器人与智能制造： 探讨机器人运动控制、视觉识别与自动化生产线的集成，以及工业物联网、大数据分析在提升制造效率和产品质量中的作用。 工业物联网（IIoT）与云计算： 介绍IIoT的架构和关键技术，以及如何利用云计算平台实现数据的存储、分析和远程监控，推动工业向智能化转型。 机器学习在控制中的应用： 展望机器学习算法在预测性维护、智能调参、异常检测等方面的应用潜力。 本书结构清晰，理论讲解深入浅出，结合大量实例，旨在帮助读者快速掌握自动化控制系统的设计和实践技能，为从事相关工程技术工作打下坚实基础。

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