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舰船机械 计算机控制技术
作者：郭朝有
出版时间： 2018年版
内容简介
本书较全面地介绍了计算机控制系统的基本理论和应用，主要包括：计算机控制系统理论基础与设计，单片机及其在舰船机械控制中的应用，可编程控制器及其在舰船机械控制中的应用，网络控制技术等内容。
目录
第１ 章 绪论……………………………………………………………………………… １
１?? １ 计算机控制系统概述…………………………………………………………… １
１?? １?? １ 计算机控制系统的一般概念………………………………………………… ２
１?? １?? ２ 计算机控制系统的组成……………………………………………………… ３
１?? １?? ３ 计算机控制系统的分类……………………………………………………… ５
１?? １?? ４ 计算机控制系统的特点……………………………………………………… ７
１?? ２ 计算机控制系统发展概况与趋势……………………………………………… ８
１?? ２?? １ 计算机控制系统发展概况…………………………………………………… ８
１?? ２?? ２ 计算机控制系统的发展趋势………………………………………………… ９
思考题及习题………………………………………………………………………… １０
第２ 章 计算机控制理论基础…………………………………………………………… １１
２?? １ 信号的采样与保持…………………………………………………………… １１
２?? １?? １ 连续控制系统与计算机控制系统的区别…………………………………… １１
２?? １?? ２ 采样过程…………………………………………………………………… １２
２?? １?? ３ 信号保持…………………………………………………………………… １４
２?? １?? ４ 采样定理…………………………………………………………………… １５
２?? ２ Ｚ 变换…………………………………………………………………………… １９
２?? ２?? １ Ｚ 变换的定义……………………………………………………………… １９
２?? ２?? ２ 常用函数的Ｚ 变换………………………………………………………… ２０
２?? ２?? ３ Ｚ 变换的性质……………………………………………………………… ２２
２?? ２?? ４ Ｚ 反变换…………………………………………………………………… ２６
２?? ３ 计算机控制系统的数学描述………………………………………………… ２９
２?? ３?? １ 差分方程…………………………………………………………………… ２９
２?? ３?? ２ 脉冲传递函数……………………………………………………………… ３４
２?? ４ 计算机控制系统的分析……………………………………………………… ４０
２?? ４?? １ 计算机控制系统的稳定性分析……………………………………………… ４０
２?? ４?? ２ 计算机控制系统的稳态误差分析…………………………………………… ４５
２?? ４?? ３ 计算机控制系统的性能指标………………………………………………… ４７
思考题及习题………………………………………………………………………… ４８
第３ 章 计算机控制系统设计…………………………………………………………… ５１
３?? １ 计算机控制系统模拟化设计………………………………………………… ５１
３?? １?? １ 模拟控制器的离散化方法…………………………………………………… ５２
３?? １?? ２ 数字ＰＩＤ 控制……………………………………………………………… ５５
３?? １?? ３ 数字ＰＩＤ 控制算法的改进…………………………………………………… ６０
３?? １?? ４ ＰＩＤ 控制参数的整定……………………………………………………… ６４
３?? ２ 基于离散化的设计方法……………………………………………………… ６７
３?? ２?? １ 最少拍计算机控制系统的设计……………………………………………… ６８
３?? ２?? ２ 任意广义对象的最少拍控制器设计………………………………………… ７３
３?? ２?? ３ 无波纹最少拍计算机控制系统的设计……………………………………… ７５
３?? ３ 计算机控制常用算法………………………………………………………… ７８
３?? ３?? １ 大林算法…………………………………………………………………… ７８
３?? ３?? ２ 多回路串级控制…………………………………………………………… ８１
３?? ３?? ３ 预测控制…………………………………………………………………… ８４
思考题及习题………………………………………………………………………… ９１
第４ 章 单片机及其在舰船机械控制中的应用………………………………………… ９３
４?? １ 单片机概述…………………………………………………………………… ９３
４?? １?? １ 单片机的发展……………………………………………………………… ９３
４?? １?? ２ 单片机的特点……………………………………………………………… ９４
４?? １?? ３ 单片机的应用……………………………………………………………… ９４
４?? １?? ４ ＭＣＳ－５１ 系列单片机………………………………………………………… ９５
４?? １?? ５ 单片机应用系统开发流程…………………………………………………… ９６
４?? ２ ＭＣＳ－５１ 系列单片机结构与原理……………………………………………… ９７
４?? ２?? １ ＭＣＳ－５１ 单片机的组成与结构……………………………………………… ９７
４?? ２?? ２ ＭＣＳ－５１ 单片机的引脚……………………………………………………… ９８
４?? ２?? ３ ＭＣＳ－５１ 单片机存储器配置………………………………………………… １００
４?? ２?? ４ ＭＣＳ－５１ 单片机时钟电路与时序…………………………………………… １０３
４?? ２?? ５ ＭＣＳ－５１ 单片机复位电路………………………………………………… １０４
４?? ３ 单片机编程基础……………………………………………………………… １０６
４?? ３?? １ Ｃ５１ 程序概述……………………………………………………………… １０６
４?? ３?? ２ Ｃ５１ 的数据类型与存储类型……………………………………………… １０９
４?? ３?? ３ Ｃ５１ 变量与常量…………………………………………………………… １１３
４?? ３?? ４ Ｃ５１ 常用库函数…………………………………………………………… １１５
４?? ４ 单片机的定时／计数器……………………………………………………… １１８
４?? ４?? １ ＭＣＳ－５１ 单片机定时／计数器的结构………………………………………… １１８
４?? ４?? ２ ＭＣＳ－５１ 单片机定时／计数器工作方式……………………………………… １２０
４?? ４?? ３ 单片机定时／计数应用…………………………………………………… １２２
４?? ５ 单片机中断…………………………………………………………………… １２３
４?? ５?? １ 中断的概念……………………………………………………………… １２３
４?? ５?? ２ 中断系统结构……………………………………………………………… １２４
４?? ５?? ３ 中断的控制……………………………………………………………… １２６
４?? ５?? ４ 中断响应………………………………………………………………… １２７
４?? ５?? ５ 中断编程实例……………………………………………………………… １２９
４?? ６ 单片机串行通信技术………………………………………………………… １３０
４?? ６?? １ 计算机通信的基本概念…………………………………………………… １３０
４?? ６?? ２ ＭＣＳ－５１ 单片机串行接口………………………………………………… １３２
４?? ６?? ３ ＭＣＳ－５１ 单片机串行口应用范例…………………………………………… １３６
４?? ７ 基于单片机的舰船机械监控装置…………………………………………… １３８
４?? ７?? １ 舰船轴功率测量装置……………………………………………………… １３８
４?? ７?? ２ 舰船柴油机相继增压控制装置…………………………………………… １４０
?Ⅱ? 舰船机械计算机控制技术
４?? ８ 单片机控制系统综合设计…………………………………………………… １４０
４?? ８?? １ 总体设计………………………………………………………………… １４１
４?? ８?? ２ 硬件电路设计……………………………………………………………… １４１
４?? ８?? ３ 软件设计………………………………………………………………… １４４
４?? ８?? ４ 设计总结及功能扩展……………………………………………………… １６６
思考题及习题……………………………………………………………………… １６７
第５ 章 可编程控制器及其在舰船机械控制中的应用……………………………… １６９
５?? １ ＰＬＣ 概述……………………………………………………………………… １６９
５?? １?? １ ＰＬＣ 的基本概念…………………………………………………………… １６９
５?? １?? ２ 可编程控制器的特点……………………………………………………… １６９
５?? １?? ３ 可编程控制器的应用……………………………………………………… １７０
５?? ２ ＰＬＣ 的组成与工作原理……………………………………………………… １７１
５?? ２?? １ ＰＬＣ 的结构类型…………………………………………………………… １７１
５?? ２?? ２ ＣＰＵ 模块………………………………………………………………… １７２
５?? ２?? ３ ＰＬＣ 的扩展模块…………………………………………………………… １７４
５?? ２?? ４ ＰＬＣ 的工作原理…………………………………………………………… １７７
５?? ２?? ５ Ｉ／ Ｏ 模块地址分配………………………………………………………… １８０
５?? ３ ＰＬＣ 程序设计基础…………………………………………………………… １８１
５?? ３?? １ ＰＬＣ 的编程语言与程序结构……………………………………………… １８１
５?? ３?? ２ 存储器的数据类型与寻址方式…………………………………………… １８３
５?? ３?? ３ Ｓ７－２００ ＰＬＣ 的程序开发环境与开发过程…………………………………… １８８
５?? ４ Ｓ７－２００ ＰＬＣ 的指令系统…………………………………………………… １９１
５?? ４?? １ 位操作类指令……………………………………………………………… １９１
５?? ４?? ２ 定时器指令……………………………………………………………… １９６
５?? ４?? ３ 计数器指令……………………………………………………………… １９９
５?? ４?? ４ 数据处理指令……………………………………………………………… ２０１
５?? ４?? ５ 移位操作指令……………………………………………………………… ２０３
５?? ４?? ６ 数据转换指令……………………………………………………………… ２０５
５?? ４?? ７ 数据运算指令……………………………………………………………… ２０９
５?? ４?? ８ 表功能指令……………………………………………………………… ２１４
５?? ４?? ９ 程序控制类指令…………………………………………………………… ２１５
５?? ４?? １０ 时钟指令………………………………………………………………… ２１８
５?? ４?? １１ 中断指令………………………………………………………………… ２１９
５?? ４?? １２ 高速计数器与高速脉冲输出指令………………………………………… ２２２
５?? ４?? １３ ＰＩＤ 指令………………………………………………………………… ２３０
５?? ５ ＰＬＣ 程序设计方法…………………………………………………………… ２３２
５?? ５?? １ 梯形图的经验设计法……………………………………………………… ２３２
５?? ５?? ２ 顺序控制设计法…………………………………………………………… ２３７
５?? ６ 基于ＰＬＣ 的舰船机械装置控制……………………………………………… ２４３
５?? ６?? １ 变频恒压供水装置………………………………………………………… ２４３
５?? ６?? ２ 调距桨装置……………………………………………………………… ２４６
思考题及习题……………………………………………………………………… ２４７
目 录?Ⅲ?
第６ 章 控制网络技术………………………………………………………………… ２４８
６?? １ 控制网络概述………………………………………………………………… ２４８
６?? １?? １ 网络拓扑结构……………………………………………………………… ２５１
６?? １?? ２ 介质访问控制技术………………………………………………………… ２５２
６?? １?? ３ 差错控制技术……………………………………………………………… ２５４
６?? １?? ４ 网络协议及其层次结构…………………………………………………… ２５５
６?? ２ 现场总线ＣＡＮ ……………………………………………………………… ２５５
６?? ２?? １ ＣＡＮ 的通信模型…………………………………………………………… ２５６
６?? ２?? ２ ＣＡＮ 的报文及结构………………………………………………………… ２５７
６?? ２?? ３ 错误类型与界定…………………………………………………………… ２６２
６?? ２?? ４ 位定时与同步要求………………………………………………………… ２６３
６?? ２?? ５ ＣＡＮ 总线系统位数值表示与通信距离……………………………………… ２６５
６?? ３ ＣＡＮ 总线及其在舰船控制中的应用………………………………………… ２６６
６?? ３?? １ 舰船控制常用ＣＡＮ 总线器件……………………………………………… ２６６
６?? ３?? ２ 舰船控制典型ＣＡＮ 总线节点设计………………………………………… ２７２
６?? ４ 工业以太网…………………………………………………………………… ２７６
６?? ４?? １ 工业以太网概述…………………………………………………………… ２７６
６?? ４?? ２ 工业以太网体系结构……………………………………………………… ２７９
６?? ４?? ３ 工业以太网基本特性……………………………………………………… ２９３
６?? ５ 舰船综合平台管理系统……………………………………………………… ２９８
６?? ５?? １ 系统功能与组成…………………………………………………………… ２９８
６?? ５?? ２ 系统网络组成……………………………………………………………… ２９９
６?? ５?? ３ 工作原理………………………………………………………………… ２９９
思考题及习题……………………………………………………………………… ３０１
附录Ａ ＭＣＳ－５１ 指令表……………………………………………………………… ３０２
附录Ｂ 西门子ＰＬＣ 常用指令………………………………………………………… ３０７
参考文献………………………………………………………………………………… ３１１
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