9787303122004 可編程控製係統設計與實訓 北京師範大學齣版社 吳元修 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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吳元修 著

圖書標籤:

• 可編程控製器
• PLC
• 工業控製
• 係統設計
• 實訓
• 自動化
• 電氣工程
• 北京師範大學齣版社
• 吳元修
• 控製係統

店鋪： 聚雅圖書專營店

齣版社： 北京師範大學齣版社

ISBN：9787303122004

商品編碼：29424830311

包裝：平裝

齣版時間：2011-06-01

基本信息

書名：可編程控製係統設計與實訓

定價：39.50元

作者：吳元修

齣版社：北京師範大學齣版社

齣版日期：2011-06-01

ISBN：9787303122004

字數：419000

頁碼：305

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.481kg

編輯推薦

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內容提要

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吳元修等主編的《可編程控製係統設計與實訓》以三菱公司的FX2N係列可編程控製器（PLC）為例，以基於工作過程的項目為載體，在相應具體工作任務中介紹瞭PLC的硬件結構和工作原理；PLC的內部編程軟件和指令係統；編程軟件的使用和梯形圖的設計方法。書中從應用角度齣發，基於典型邏輯控製係統、順序控製係統、位置控製係統（步進電動機的控製）、模擬量閉環控製係統（拌膠機的控製）、變頻器控製係統（紡紗捲繞電動機的控製）的設計與安裝等工程實例，旨在培養讀者PLC技術在生産一綫的應用能力，使讀者學會PLC控製係統的設計方法，熟悉PLC控製係統施工與質量驗收規範，瞭解外PLC技術發展動嚮，具有PLC控製係統的安裝、接綫、調試、維護與維修能力，具有利用PLC完成中等復雜程度機電設備控製係統的改造設計能力。本書可作為高職高專院校電氣自動化技術、機電一體化技術、應用電子技術和數控技術等專業的教材使用，也可供企業工程技術人員自學和作為培訓教材使用。建議授課時數為72學時。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《現代自動控製理論基礎與工程應用》 一、 概述 本書旨在係統闡述現代自動控製理論的核心概念、方法與技術，並深入探討其在各類工程領域的實際應用。內容覆蓋從經典控製理論的鞏固，到現代控製理論的引入，再到先進控製策略的介紹，力求為讀者構建一個全麵、深入且具有實踐指導意義的自動控製知識體係。本書理論與實踐相結閤，理論推導嚴謹，工程案例豐富，旨在培養讀者獨立分析和解決復雜控製問題的能力。 二、 理論基礎 1. 經典控製理論迴顧與深化： 係統建模： 詳細介紹不同類型係統的數學建模方法，包括微分方程、傳遞函數、零極點分析、框圖化簡等。重點闡述瞭如何根據物理規律建立係統的數學模型，以及如何從實驗數據辨識係統模型。 時域分析： 深入分析係統的暫態響應（如單位階躍響應、斜坡響應）和穩態響應。講解瞭超調量、上升時間、調節時間、穩態誤差等關鍵性能指標的含義及其與係統參數的關係。 頻域分析： 詳細闡述瞭頻率響應的概念，包括奈奎斯特圖、波特圖、根軌跡圖等分析工具。重點講解瞭如何利用這些工具分析係統的穩定性、相對穩定性以及設計控製器以滿足性能要求。 控製器設計： 係統講解瞭PID（比例-積分-微分）控製器的原理、整定方法（如Ziegler-Nichols法、衰減因子法）及其在工程中的廣泛應用。同時，也涵蓋瞭超前、滯後、超前-滯後補償器的設計原理與方法。 2. 現代控製理論核心內容： 狀態空間方法： 引入狀態嚮量的概念，建立係統的狀態空間方程（連續時間和離散時間）。詳細闡述瞭狀態嚮量對係統內部狀態的描述能力，以及其在處理多輸入多輸齣（MIMO）係統和非綫性係統方麵的優勢。 可控性與可觀性： 深入講解瞭係統的可控性與可觀性判據，以及它們在控製器設計和狀態觀測器設計中的重要作用。闡述瞭如何通過狀態反饋實現係統期望的動態性能，以及如何通過狀態觀測器來估計無法直接測量的係統狀態。 綫性二次型調節器（LQR）： 詳細介紹LQR的設計原理，包括二次型性能指標的意義，以及如何通過求解Riccati方程得到最優狀態反饋增益。重點闡述瞭LQR在優化係統性能、實現最佳響應方麵的強大能力。 狀態觀測器設計： 介紹 Luenberger 觀測器和卡爾曼濾波器。詳細講解瞭如何根據係統的模型和測量輸齣設計狀態觀測器，以估計係統狀態。重點闡述瞭卡爾曼濾波器在處理含噪聲測量數據和優化狀態估計方麵的理論基礎與實際應用。 離散時間係統分析與設計： 針對數字控製係統，詳細介紹瞭離散時間係統的時域分析、頻域分析以及狀態空間方法。重點講解瞭脈衝采樣、零階保持器等概念，以及離散時間PID控製器和狀態反饋控製器的設計方法。 三、 先進控製策略 1. 最優控製： 深入探討瞭變分法在最優控製中的應用，以及Pontryagin最大值原理。介紹瞭動態規劃方法和Hamilton-Jacobi-Bellman方程在求解最優控製問題中的作用。 2. 魯棒控製： 講解瞭係統不確定性對控製性能的影響，以及如何設計魯棒控製器以保證係統在一定不確定性範圍內穩定和性能達標。重點介紹H∞控製和μ-閤成等魯棒控製方法。 3. 自適應控製： 介紹自適應控製係統的基本原理，即控製器參數能夠根據係統性能的變化而自動調整。詳細闡述瞭模型參考自適應控製（MRAC）和自校正調節器（STR）等典型自適應控製策略。 4. 模糊控製與神經網絡控製： 引入人工智能技術在控製領域的應用。詳細講解瞭模糊邏輯的推理機製及其在模糊控製器設計中的應用，以及神經網絡的結構、學習算法及其在非綫性係統建模與控製中的作用。 四、 工程應用實踐 1. 工業過程控製： 對象分析： 針對化工、冶金、電力等典型工業過程，分析其動態特性和控製難點。 控製器選型與整定： 結閤具體工業過程，指導讀者如何根據過程特性選擇閤適的控製器類型（如PID、前饋、串級控製等），以及如何進行控製器參數的整定和優化。 典型應用實例： 詳述溫度控製、壓力控製、流量控製、液位控製、電機調速等工業過程的控製方案設計與實現。 2. 機器人與運動控製： 動力學建模： 介紹機器人關節動力學、末端執行器運動學和動力學建模方法。 軌跡規劃與跟蹤： 講解機器人路徑規劃、點到點運動和連續軌跡跟蹤的控製方法。 PID、力矩控製與先進控製： 深入分析PID控製在關節控製中的應用，以及基於動力學模型的力矩控製和先進的阻抗控製、自適應控製策略在機器人操作中的應用。 3. 車輛與交通係統控製： 車輛動力學模型： 介紹車輛的縱嚮、橫嚮動力學模型。 巡航控製與自適應巡航控製： 詳細闡述巡航控製係統的設計原理，以及自適應巡航控製（ACC）如何通過雷達或激光雷達實現與前車的車距保持和速度調節。 電子穩定程序（ESP）與防抱死製動係統（ABS）： 講解ESP和ABS的控製邏輯和實現技術，以提高車輛的行駛安全性和穩定性。 4. 航空航天與生物醫學工程： 飛行器姿態控製： 介紹飛機、無人機等飛行器的姿態穩定控製原理，以及舵麵控製、推進係統控製的應用。 生物信號采集與處理： 介紹生物傳感器的工作原理，以及對心電圖、腦電圖等生物信號進行濾波、特徵提取的控製算法。 醫療設備控製： 探討醫療機器人、精密注射泵、呼吸機等醫療設備的控製係統設計。 五、 仿真與實驗 1. 仿真工具介紹： 詳細介紹MATLAB/Simulink等主流的控製係統仿真軟件，並演示如何利用這些工具進行係統建模、仿真分析和控製器設計。 2. 實驗設計與指導： 提供一係列與理論內容緊密結閤的實驗項目，涵蓋經典控製實驗（如PID調速係統、伺服係統）、現代控製實驗（如狀態空間模型辨識、LQR設計）以及應用型實驗。指導讀者如何搭建實驗平颱、進行實驗操作、采集數據、分析結果並撰寫實驗報告。 3. 實踐案例分析： 結閤實際工程項目，深入剖析其控製係統的設計思路、遇到的問題、解決方法以及最終的性能評估，幫助讀者將理論知識轉化為解決實際工程問題的能力。 六、 總結與展望 本書最後對現代自動控製理論的發展趨勢進行展望，包括智能控製、網絡化控製、分布式控製、數據驅動控製等前沿領域，鼓勵讀者在掌握紮實理論基礎的同時，積極探索新的控製技術，以應對日益復雜的工程挑戰。 本書內容豐富，結構清晰，語言流暢，旨在成為讀者學習自動控製理論、掌握工程實踐技術的得力助手。

評分☆☆☆☆☆

這本書的知識體係構建得像一個精心搭建的控製塔，從底層的基礎電子元件和信號處理開始，逐步嚮上延伸到復雜的算法和網絡通信。我特彆關注瞭其中關於嵌入式係統在控製應用中的篇章，它對微控製器（MCU）的資源限製（如內存和運算速度）如何反作用於控製算法的選擇做瞭深刻的討論。作者並沒有推薦那些對資源要求極高的現代算法，而是迴歸到瞭對經典算法的優化和剪枝，比如如何用定點運算替代浮點運算以提高速度和降低功耗。這種務實的態度，非常貼閤實際工業界對成本和性能的平衡需求。此外，書中對安全性（Security）的提及雖然簡短，但視角非常前沿，觸及瞭工業控製係統麵臨的網絡攻擊威脅，並提齣瞭基本的安全加固思路。整本書的閱讀體驗，就像是跟隨一位經驗豐富的總工程師進行瞭一次全麵的項目復盤，他不僅告訴你係統的功能實現瞭，更告訴你這個係統在工程實現過程中剋服瞭哪些技術難關，規避瞭哪些潛在風險，這種全景式的視野讓人受益匪淺。

評分☆☆☆☆☆

我是一個偏愛動手實踐的工程技術人員，所以對於那些純理論堆砌的書籍總是敬而遠之。然而，這本教材的實訓部分徹底顛覆瞭我的看法。它巧妙地將理論知識融入到一係列精心設計的實驗項目中，每一個實驗都有明確的預期目標和詳細的步驟指南。比如，有一個關於故障診斷的實驗，它設計瞭一個模擬傳感器漂移的場景，要求讀者利用卡爾曼濾波的思想來估計真實狀態，這個設計的巧妙之處在於，它不僅考察瞭控製理論知識，更考察瞭數據處理和容錯能力。書中對實驗設備的要求描述得也非常具體，甚至連推薦的傳感器型號和采集卡參數都列齣來瞭，這為我們搭建實驗平颱省去瞭大量調研時間。更重要的是，它不隻是教你如何讓係統“跑起來”，更引導你去思考“如何讓它跑得更健壯、更高效”，這種對係統魯棒性的關注，是現代工業控製的核心。閱讀過程中，我甚至能想象到作者在編寫這些章節時，自己是如何在一颱又一颱的實驗颱上反復調試和修正的，充滿瞭對細節的執著。

評分☆☆☆☆☆

這本厚厚的書，拿到手上沉甸甸的，光是封麵設計就透著一股嚴謹和專業的味道，那種經典的教材風格，讓人一下就聯想到大學課堂裏那些充滿求知欲的下午。我翻開目錄，對其中“實時係統架構與任務調度”這一章的內容格外感興趣，它不像有些書那樣隻是停留在理論的介紹，而是深入到具體的算法實現層麵，比如經典的優先級反轉問題如何通過高效的鎖機製來規避，以及如何根據不同工業現場對時間精度的要求來選擇閤適的實時操作係統內核。書中對各種經典控製策略的講解也十分到位，從基礎的PID到更復雜的模糊控製和神經網絡控製，作者似乎是手把手地帶著讀者去理解每一個參數背後的物理意義和工程含義，而不是簡單地羅列公式。尤其是涉及到實際應用案例的部分，那些圖文並茂的係統框圖和仿真結果，簡直是太貼心瞭，讓人感覺不是在啃枯燥的理論，而是在進行一場真實的工程設計。我特彆欣賞作者在闡述復雜概念時所采用的類比手法，它有效地架起瞭理論與實踐之間的橋梁，讓初學者也能迅速抓住要點。整體來看，這本書的編排邏輯非常清晰，知識點的遞進關係處理得恰到好處，絕對是值得反復研讀的工具書。

評分☆☆☆☆☆

說實話，一開始我是抱著“又是一本中規中矩的教科書”的心態打開這本書的，但很快我就發現自己錯瞭。這本書的精髓在於它的“實訓”二字，它不僅僅是告訴你“怎麼做”，更是告訴你“為什麼這麼做會更好”。我特彆關注瞭關於PLC編程和SCADA係統集成的章節，裏麵對西門子和羅剋韋爾等主流品牌的編程範式做瞭細緻的對比分析，這對於我們這些希望在不同平颱間切換的工程師來說，簡直是如虎添翼。作者在講解定時器和計數器這種看似基礎的指令時，都融入瞭實際生産綫上的陷阱與優化技巧，比如如何處理斷電保持問題，如何在高速脈衝輸入下保證數據采集的準確性。更讓我驚喜的是，書中還穿插瞭一些關於工業網絡協議，比如Modbus/TCP和EtherNet/IP的底層數據幀結構解析，這種深度解讀在國內的教材中是比較少見的。這使得讀者不僅僅停留在“會用”的層麵，更能深入到“理解”和“優化”的層次。這本書的排版雖然樸素，但重點突齣，那些關鍵代碼片段和硬件接綫圖都標注得非常清晰，讓人在動手實踐時可以迅速定位和核對，極大地提升瞭學習效率。

評分☆☆☆☆☆

這本書的文字風格帶著一種老派工科教授特有的沉穩和精準，沒有過多花哨的辭藻，每一個句子都像是經過精確計算的指令，直奔主題。我最欣賞的一點是它對係統建模和仿真環節的重視。在介紹狀態空間法時，作者並沒有直接跳到矩陣運算，而是先用一個簡單的機械傳動係統作為例子，一步步推導齣微分方程，然後纔引入狀態變量的定義。這種循序漸進的過程，極大地降低瞭讀者對高等數學工具的畏懼感。此外，書中對離散化處理的講解也極其到位，明確指齣瞭采樣周期對係統穩定性和控製性能的製約關係，並給齣瞭判斷的經驗法則。當我對照書中的仿真代碼去MATLAB/Simulink裏復現那些麯綫時，發現和書上的結果幾乎一緻，這印證瞭作者在理論推導和實際仿真之間的無縫銜接能力。對於想要從事自動化算法研究的人來說，這本書提供的不僅僅是知識點，更是一套嚴謹的工程思維方法論。