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 9787508365350 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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黄桂梅 著

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店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787508365350

商品编码：29691386336

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

：22.00元

售价：15.0元,便宜7.0元,折扣68

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

内容提要

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

作者介绍

文摘

序言

现代工业的脉搏：自动控制与智能化变革 在当今高度工业化与信息化飞速发展的时代，自动化与智能化已成为衡量一个国家制造业水平和科技实力的关键指标。从精密制造的生产线到智能家居的便捷生活，再到深空探测的精密操作，无不闪耀着“控制技术”的光芒。本书旨在深入剖析计算机控制技术及其在现代系统中的核心作用，带领读者领略这一前沿科技的奥秘，理解其如何驱动着工业的革新与社会的进步。 一、 控制系统的基石：理论与模型 任何复杂的系统，无论是机械、电气还是生物，都可以通过一系列的数学模型来描述其行为。本书将从系统建模的原理入手，介绍不同类型系统的特性，以及如何运用经典方法（如拉普拉斯变换、传递函数）和现代方法（如状态空间表示）来构建准确的系统模型。我们将重点探讨线性时不变系统（LTI）和非线性系统的建模挑战，以及如何通过仿真工具（如MATLAB/Simulink）来验证和优化模型。理解系统模型是设计和实现有效控制策略的前提，就好比医生在开药方前必须准确诊断病情。 二、 稳定与精确：控制器设计之道 一旦系统模型建立，我们便可以着手设计控制器，以达到期望的性能指标，如快速响应、低超调、无稳态误差等。本书将系统地介绍主流的控制器设计方法。PID（比例-积分-微分）控制器作为应用最广泛的控制器之一，其原理、参数整定方法（如Ziegler-Nichols法、手动整定法）以及在实际工业过程中的应用案例将得到详尽阐述。在此基础上，我们将进一步探讨更先进的控制策略，如： 状态反馈控制： 利用系统的内部状态信息来设计控制器，能够实现更优的性能，并有效处理多输入多输出（MIMO）系统。 观测器设计： 当系统状态无法直接测量时，如何利用输出信号和系统模型来估计系统状态，是状态反馈控制的重要补充。 模糊逻辑控制（FLC）： 模拟人类的模糊推理能力，能够处理难以精确建模的非线性系统，其“如果-那么”规则的直观性使其在许多领域备受欢迎。 神经网络控制（NNC）： 利用神经网络的学习能力，自适应地调整控制策略，尤其适用于具有未知动力学或时变特性的系统。 模型预测控制（MPC）： 基于系统模型，在预测的时间范围内优化控制输入，以最小化成本函数，实现对约束条件的有效处理，广泛应用于化工、电力等复杂过程控制。 本书将结合丰富的工程实例，详细解析各种控制算法的设计步骤、优缺点以及适用场景，帮助读者掌握“对症下药”的控制器设计艺术。 三、 核心驱动：计算机在控制系统中的角色 “计算机控制”顾名思义，是将微处理器、微控制器或计算机系统作为控制器的核心。本书将深入介绍计算机控制系统的硬件组成与软件设计。 微控制器与嵌入式系统： 介绍常用的微控制器架构（如ARM、AVR），讲解其指令集、存储器组织、中断机制以及外围接口（ADC、DAC、PWM、定时器、通信接口等）的工作原理。我们将探讨如何选择合适的微控制器以满足不同应用的需求，以及嵌入式系统在实时性、功耗、成本等方面的考量。 实时操作系统（RTOS）： 在复杂控制系统中，任务的优先级、调度机制、进程间通信等问题至关重要。本书将介绍RTOS的基本概念，如任务、调度器、信号量、互斥量等，并分析其在保证系统实时性和可靠性方面的作用。 数字信号处理（DSP）： 控制系统的输入和输出往往是模拟信号，需要经过A/D转换和D/A转换才能与数字控制器进行交互。本书将介绍数字滤波器的设计与实现，以及离散时间系统的分析与仿真，为理解数字控制的原理奠定基础。 上位机与下位机通信： 现代控制系统通常由人机交互的上位机和执行具体控制任务的下位机组成。我们将探讨常见的通信协议，如RS232、RS485、CAN、Ethernet等，以及它们在数据采集、远程监控和设备互联中的应用。 四、 实践的力量：从理论到工程应用 本书的另一大亮点在于其对实际工程应用的强调。我们将结合丰富的案例研究，展示计算机控制技术如何在各个领域发挥关键作用： 工业自动化： 数控机床（CNC）： 精确的运动控制是CNC的核心，本书将解析其伺服系统、插补算法以及刀具路径生成等关键技术。 机器人控制： 从机械臂的轨迹规划到末端执行器的精确操作，机器人控制是复杂的多自由度运动控制的典范，我们将探讨其动力学建模、逆运动学求解以及路径跟踪控制。 过程控制： 在化工、冶金、电力等行业，温度、压力、流量、液位等参数的精确控制至关重要。本书将以蒸馏塔、锅炉等典型过程为例，展示PID、MPC等控制策略的应用。 智能制造： 结合物联网（IoT）和大数据技术，实现生产过程的智能化调度、质量检测和故障预测，推动工业4.0的发展。 智能交通系统： 自动驾驶汽车的感知、决策和控制，交通信号灯的优化控制，以及车辆间的通信与协作，都离不开先进的计算机控制技术。 航空航天： 飞行器的姿态稳定、导航与控制，导弹的精确制导，以及空间站的轨道维持，都是极端复杂和高要求的控制系统应用。 生物医学工程： 医疗机器人、人工器官的控制、药物输送系统的精确控制等，展现了控制技术在生命科学领域的广阔前景。 新能源领域： 风力发电、太阳能发电等可再生能源系统的能量优化控制，电网的稳定与调度，都离不开高效的控制系统。 五、 前沿展望：智能化与未来趋势 随着人工智能、机器学习、深度学习等技术的飞速发展，计算机控制技术正迎来新的变革。本书将对这些前沿方向进行展望： 强化学习（RL）在控制中的应用： RL能够通过与环境的交互来学习最优控制策略，尤其适用于解决复杂、非线性的问题，例如机器人行走、无人机飞行等。 深度学习与控制器的融合： 将深度神经网络用于系统辨识、状态估计、控制器设计，以应对传统方法难以处理的挑战。 分布式控制与网络化控制系统（NCS）： 随着传感器网络和通信技术的发展，多个控制器通过通信网络协同工作，实现更灵活、更鲁棒的控制。 安全与可靠性： 在关键基础设施和高风险应用中，控制系统的安全性和可靠性至关重要，本书将探讨相关的安全设计原则和故障诊断技术。 结语 “计算机控制技术与系统”不仅仅是一门技术，更是连接理论与实践、驱动现代工业发展的核心力量。本书力求通过严谨的理论阐述、丰富的实例分析和前沿的趋势展望，为读者构建一个全面、深入的知识体系，帮助您理解这一关键技术在当今世界的重要性，并激发您探索和应用其解决实际问题的热情。无论您是工程专业的学生，还是希望了解自动化与智能化技术的业界人士，本书都将是您宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和印刷质量着实让人挑不出什么毛病，纸张手感也相当不错，阅读起来眼睛不容易疲劳，这在长时间学习厚重教材时是一个非常重要的加分项。内容组织上，它采取了一种非常严谨的、由浅入深的线性逻辑，这一点对于系统学习者来说无疑是友好的。然而，这种严谨性在某些需要快速掌握特定技能的章节中，反而显得有些拖沓。例如，在介绍PLC编程基础的章节，虽然详尽地解释了梯形图、指令表等编程语言的语法规则，但对于如何将这些基础指令组合起来解决一个实际的生产流程自动化问题，比如一个简单的往复运动控制，所提供的例题数量和复杂度都偏低。我更希望看到一些更贴近实际工厂场景的、带有故障诊断和异常处理思路的案例分析。现在的例题更像是教科书式的完美运行场景，缺乏现实世界中设备磨损、传感器漂移等“脏数据”的处理环节。这使得读者在脱离了实验室环境，真正接触到工业现场时，可能会对突如其来的异常信号感到束手无策。教材在“鲁棒性设计”这块的讲解略显单薄，如果能加入一些关于如何编写更健壮、更具容错性的控制程序的章节，对于提升读者的实战能力将大有裨益。

评分☆☆☆☆☆

这本书的习题部分设计得很有挑战性，特别是最后几章的综合设计题，确实需要读者调动书本上所有的知识点进行整合分析，对于检验学习效果是十分有效的工具。但令我困惑的是，对于这些综合题，教材完全没有提供任何参考解答或者解题思路的引导。虽然我们都理解，工程教育鼓励独立思考，但对于初学者或者自学者而言，缺乏一个“标准答案”或“推荐的解题路径”作为参照，很容易在正确的方向上绕弯子，或者因为一个关键步骤的错误而导致整个设计失败，从而产生挫败感。这就像是给了一套非常复杂的电路图，却不提供测试点的电压参考值一样。在职业教育的场景下，时间成本和学习效率是很重要的考量因素。如果能为关键的、难度较高的习题提供一个详细的、分步骤的解析，或者至少提供最终的计算结果，让读者在自我检验时能有所对标，那么这本书的实用价值会得到极大的提升。目前的状态更像是专家间的闭门论证，而缺乏对学习者学习进度的细致关怀。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得相当朴素，带着一种浓厚的官方色彩，这让我对它的内容充满了期待，毕竟是教育部职业教育与成人教育司推荐的教材，想必质量和权威性是有保障的。然而，当我翻开扉页，期望看到那些前沿的、能立刻应用到实际生产线上的最新技术细节时，却发现内容似乎更侧重于基础理论的构建，对于初学者来说可能是一个很好的起点，但对于已经在该领域摸爬滚打了几年的人来说，可能略显“温吞水”。比如，关于数字控制系统中的采样定理部分，讲解得非常扎实，步骤清晰，每一步的数学推导都毫不含糊，这对于打牢基础是无可厚非的。但遗憾的是，在涉及到现代工业控制中越来越主流的现场总线技术，比如Profibus或者EtherCAT的应用案例时，着墨不多，更多的是停留在概念层面，缺少具体的硬件选型和软件编程实例的深入剖析。这就好比学开车，把发动机原理讲得透彻，但真到高速公路上实操时，面对复杂的交通信号和突发状况，还是需要更多的实战演练来补足经验的空白。我希望教材能在理论深度和工程实践之间找到一个更完美的平衡点，让读者在理解“为什么”的同时，也能迅速掌握“怎么做”。总而言之，这是一本扎实的基础读物，适合作为专业入门的敲门砖，但若想成为解决复杂工程问题的“利器”，可能还需要搭配其他更具实战性的参考资料进行补充阅读。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的编写团队显然是深谙学术规范的专家学者，他们对控制理论的每一个公式、每一个定义都进行了教科书式的完美阐述，严谨得如同数学定理的证明过程。但这带来的一个副作用就是，对于习惯了快速、直观学习方式的现代职业教育学生群体而言，阅读体验有时会显得有些枯燥乏味。书中的图示部分，虽然准确无误，但大多是标准的方框图和信号流图，缺乏一些现代化的、三维渲染的设备剖视图或者动态流程模拟图来增强读者的空间想象力。比如在介绍伺服电机驱动器的工作原理时，如果能配上一些现代高精度驱动器内部结构和控制环路闭合的动态示意图，读者能更快地把握住能量转换和反馈调节的精髓。此外，全书几乎没有提及任何关于人机界面（HMI）设计规范的内容，这在现代智能制造中是至关重要的一个环节。控制系统不仅仅是算法的实现，更是人与机器交互的界面。一个逻辑再完美的系统，如果操作界面设计得混乱不堪，一样会造成生产效率的低下和误操作的风险。希望未来修订版能在视觉传达和交互设计方面投入更多精力，让技术既有深度，也有“颜值”。

评分☆☆☆☆☆

我特地对比了市面上其他几本关于计算机控制的参考书，这本教材在对传统PID控制算法的深入分析上做得非常出色，各种参数整定方法——从Ziegler-Nichols到模糊自整定——都有涉及，而且对各种方法的适用范围和局限性分析得相当到位，体现了其作为官方推荐教材的深厚功底。然而，当我们把视角转向工业4.0和智能制造的大背景下，书中关于“网络化控制”和“分布式控制”的章节明显跟不上时代的速度。对于OPC UA、MQTT等现代工业物联网通信协议在控制系统中的集成应用，几乎没有涉及。这使得这本书的知识体系停留在相对独立的、单机控制系统的层面。在如今工厂各个子系统需要互联互通、数据需要汇聚到云端进行大数据分析的趋势下，这种“信息孤岛式”的教学内容显得力不从心。读者学完后，或许能把一台机器的某个功能模块控制好，但要让他们理解如何将这台机器融入一个更大的、由无数设备构成的智能工厂网络中，这本书提供的知识储备显然是不够的。它更像是一本精美的上世纪末的控制系统手册，而不是面向未来十年的职业教育指南。