过程计算机控制及先进控制策略的实现

"前言

第1章计算机控制系统概述

1．1计算机控制系统的结构与组成

1．1．1计算机控制系统的一般结构

1．1．2计算机控制系统的硬件组成

1．1．3计算机控制系统的软件组成

1．2计算机控制系统的分类

1．2．1按功能及结构分类

1．2．2按控制规律分类

1．2．3按控制设备分类

1．3计算机控制系统的特点

1．4计算机控制系统的主要研究内容

1．4．1输入数据处理

1．4．2输出处理

1．4．3控制功能

1．4．4人机接口功能

1．4．5通信功能

1．4．6自诊断功能

1．4．7冗余技术

1．5计算机控制系统的发展

1．5．1计算机控制技术的发展历程

1．5．2计算机控制技术的发展动向

思考题

第2章过程计算机控制的理论基础

2．1信号变换原理

2．1．1计算机控制系统的信号流程

2．1．2脉冲采样器和采样过程

2．1．3采样定理

2．1．4过程计算机控制系统中采样周期的选择

2．1．5信号复现与零阶保持器

2．2连续模型与离散模型间的转换

2．2．1传递函数与z传递函数问的转换

2．2．2连续与离散状态方程之间的相互转换

2．3采样控制系统的稳态及动态分析

2．3．1采样控制系统的稳态分析

2．3．2采样控制系统的动态分析

2．4线性离散控制系统的稳定性分析

2．4．1S平面与z平面的映射关系

2．4．2线性离散系统的稳定域

2．4．3线性离散系统的稳定性判据

思考题

第3章过程计算机系统的抗干扰技术

3．1干扰的来源与传播途径

3．1．1干扰的来源

3．1．2干扰的传播途径

3．2串模干扰、共模干扰和长线传输干扰

3．2．1串模干扰及其抑制

3．2．2共模干扰及其抑制

3．2．3长线传输干扰及其抑制

3．3供电技术与接地技术3．3．1供电技术

3．3．2接地技术

3．4输入、输出通道信号隔离技术

3．4．1数字信号输入、输出通道的隔离

3．4．2模拟量输出通道的隔离

3．4．3模拟量输入通道的隔离

3．4．4常用隔离放大器

3．5控制计算机的可靠性技术

3．5．1故障自诊断技术

3．5．2冗余技术

3．5．3CPU抗干扰技术

3．6数字滤波技术

3．6．1平均值滤波

3．6．2限幅滤波与限速滤波

3．6．3惯性滤波

思考题

第4章过程输入、输出通道

4．1过程输入、输出通道的控制方式

4．1．1过程输入、输出通道与CPU交换的信息类型

4．1．2过程通道的编址方式

4．1．3CPU对过程通道的控制方式

4．1．4过程通道接口设计应考虑的问题

4．2模拟量输出通道

4．2．1D／A转换器

4．2．2D／A通道的输出电路

4．3模拟量输入通道

4．3．1信号调理与放大一

4．3．2多路模拟开关

4．3．3采样保持器

4．3．4A／D转换器工作原理

4．3．5逐位逼近式A／D转换器及其接口

4．4数字量输入、输出通道

4．4．1数字量输入通道

4．4．2数字量输出通道

4．5量化误差与字长选择

4．5．1量化误差来源

4．5．2A／D、D／A字长的选择

4．6数据预处理

4．6．1系统误差的自动校准

4．6．2标度变换

4．6．3越限报警处理

思考题

第5章总线和总线式工控机

5．1总线及其分类

5．1．1总线的分类

5．1．2总线的模板化结构

5．2工业控制计算机的系统总线

5．3总线式工业控制计算机

5．3．1IPC的硬件组成

5．3．2IPC的特点5．4IPC产品简介

5．4．1工业计算机机箱

5．4．2工业级底板

5．4．3工业级CPU卡

5．4．4I／O卡

5．5远程数据采集与控制模块

思考题

第6章控制网络技术基础

6．1数据通信基础

6．1．1数据通信系统

6．1．2数据传输编码

6．1．3多路复用技术

6．1．4通信同步技术

6．1．5常用传输介质

6．2通信网络技术

6．2．1网络拓扑结构

6．2．2网络控制方法

6．2．3差错控制技术

6．3OSI模型

6．4．IEEE802标准

6．5FCP／IP

6．5．1TCP／IP的网络层次结构

6．5．2IP地址

6．6串行通信总线

6．6．1RS．232C通信总线

6．6．2RS．422／485通信总线

思考题

第7章分散控制系统与现场总线控制系统

7．1分散控制系统概述

7．1．1分散控制系统的结构

7．1．2分散控制系统的特点

7．1．3分散控制系统的分散方式

7．1．4部分DCS产品

7．2分散控制系统的典型设备

7．2．1过程控制站

7．2．2运行员操作站

7．2．3工程师工作站

7．3现场总线控制系统概述

7．3．1现场总线的概念

7．3．2现场总线控制系统的构成

7．3．3现场总线控制系统的特点

7．4几种典型的现场总线

7．4．1CAN总线

7．4．2LonWorks总线

7．4．3Profibus总线

7．4．4WorldFIP总线

7．4．5HART总线

7．4．6FF总线

思考题

第8章常规数字控制器的设计8．1数字控制器连续化设计

8．1．1数字控制器的连续化设计步骤

8．1．2数字PID控制器的设计

8．1．3数字PID算法的改进

8．1．4数字PID参数的整定

8．2数字控制器离散化设计

8．2．1数字控制器的离散化设计步骤

8．2．2最少拍控制系统的设计

8．3纯滞后控制

8．3．1大林(Dahlin)控制算法

8．3．2施密斯(Smith)预估控制算法

思考题

第9章先进控制技术基础

9．1自适应控制

9．1．1自校正控制

9．1．2参考模型自适应控制系统

9．2模糊控制

9．2．1模糊控制器的输入、输出变量及其模糊化

9．2．2建立模糊控制规则

9．2．3模糊关系与模糊推理

9．2．4模糊控制向量的模糊判决

9．2．5模糊控制表

9．2．6确定实际的控制量

9．2．7模糊控制算法的工程实现

9．3神经网络控制

9．3．1神经元数理模型及其学习算法

9．3．2BP神经网络及其学习算法程序设计

9．3．3Hopfield神经网络

9．3．4神经网络在控制工程中的应用

9．4．控制策略的渗透和结合

9．5先进控制策略的实现

9．5．1在DCS、FCS中组态的实现

9．5．2在DCS、FCS中编程实现的途径

9．5．3编程实现时需要注意的两个问题

第10章控制算法的计算机实现工程实例

10．1常规控制算法的工控机实现

10．2常规控制算法的DCS实现

10．2．1主蒸汽温度控制方案

10．2．2主蒸汽温度控制系统的Infi-90实现

10．3模型参考自适应预估控制的DCS实现

10．3．1模型参考自适应预估算法的基本设计思想

10．3．2模型参考自适应预估基本算法

10．3．3算法在Infi-90中的编程实现

10．3．4在火电厂燃烧协调控制系统中的应用

参考文献

"

　　全书共分10章。其中有关计算机控制方面的内容，以PC／PCI总线工业控制计算机为基础展开，同时介绍了有关通信网络、分散控制系统和现场总线控制系统等知识；不仅介绍了PID算法、最小拍算法等常规控制算法，还介绍了自适应控制、模糊控制、神经控制等先进的控制策略及其计算机实现；以3类不同形式的火电厂热工控制工程实例阐述了控制算法的计算机实现方法。本书适合于自动化相关专业的工程技术人员、大学本专科高年级学生及研究生阅读。　　全书内容共分为10章。其中有关计算机控制装置方面的内容，以PC／PCI总线工业控制计算机为基础展开，同时介绍了有关通信网络、分散控制系统和现场总线控制系统等方面的基础知识；有关计算机控制算法部分，除了介绍数字PID算法、最小拍算法等常规控制算法外，还介绍了自适应控制、模糊控制、神经控制等先进的控制策略及其计算机实现；计算机控制系统的设计部分，是以3类不同形式的火电厂热工控制工程实例来阐明控制算法的计算机实现方法。本书内容按照由外而内、由硬件到软件的顺序逐步展开，先介绍控制计算机的抗干扰、输入／输出通道、IPC、控制网络基础等，再分析核心的控制算法，然后通过工程实例使读者对计算机控制系统的设计方法有一个总体的了解和把握。