集散控制系统原理及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:化学工业

作者:何衍庆

出品人:

页数:254

译者:

出版时间:2002-10

价格:32.00元

装帧:

isbn号码:9787502541408

丛书系列:

图书标签:

• 集散控制系统
• DCS
• 过程控制
• 自动化
• 工业控制
• 控制工程
• 仪表
• PLC
• 系统设计
• 应用技术

电子器件与电路基础 本书系统地介绍了电子技术领域的基础知识，旨在为读者建立起坚实的理论框架和实践能力。全书内容组织逻辑清晰，从最基本的半导体物理原理入手，逐步深入到各类有源器件、无源器件的工作特性、制造工艺及其在电路中的应用。 第一部分：半导体基础与二极管 本书首先阐述了半导体材料的晶体结构、能带理论、载流子输运现象等核心概念。着重分析了PN结的形成过程、其在正向偏置和反向偏置下的伏安特性曲线，以及雪崩击穿和齐纳击穿的物理机制。随后，详细讨论了各种类型的二极管，包括普通二极管、稳压二极管（齐纳管）、光电二极管、发光二极管（LED）以及肖特基二极管。针对每种器件，都深入剖析了其工作原理、关键参数（如反向恢复时间、最大功率耗散等）以及在实际电路中的典型应用，例如限幅、钳位、整流和稳压电路的设计。 第二部分：晶体管的工作原理与放大电路 本部分是全书的重点之一，聚焦于双极性结型晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）。 对于BJT，本书详细介绍了PNP和NPN型晶体管的结构、电流放大原理（$alpha$和$eta$参数的物理意义），以及三种基本工作状态：截止、放大和饱和。在放大电路分析方面，运用混合$pi$等效电路模型，对晶体管的低频小信号放大特性进行了深入的定量分析，包括输入阻抗、输出阻抗、电压增益和电流增益的计算。同时，也涵盖了三种基本组态（共射、共基、共集）的优缺点和适用场合。为使读者掌握实际设计能力，书中提供了直流偏置电路的详细设计方法，确保晶体管工作在理想的放大区，并讨论了温度漂移对稳定性的影响及稳定化措施。 对于FET，重点讲解了结型场效应管（JFET）和金属氧化物半导体场效应管（MOSFET，包括增强型和耗尽型）。分析了其跨导特性曲线，强调了MOSFET作为电压控制型器件的本质。在放大电路分析中，对比了FET与BJT在输入阻抗、噪声特性等方面的差异，并设计了基于FET的常见放大电路。 第三部分：集成电路基础与运算放大器 本书随后转向了集成电路（IC）技术，首先简要介绍了集成电路的制造工艺流程，包括光刻、扩散、薄膜沉积等关键步骤，使读者对半导体器件的批量化生产有所了解。 重点深入探讨了运算放大器（Op-Amp）这一通用型集成器件。详细阐述了理想运放的假设条件，并基于此分析了其在各种负反馈组态下的性能，如反相放大器、同相放大器、电压跟随器、加法器、减法器、积分器和微分器。对于实际运放，分析了输入失调电压、共模抑制比（CMRR）、开环增益带宽积（GBW）等重要参数对电路性能的影响。此外，书中专门辟章节讨论了运放作为有源滤波器元件的应用，包括有源低通、高通和带通滤波器的设计与实现。 第四部分：反馈、振荡电路与直流稳压电源 反馈理论是电路稳定性和性能优化的关键。本部分系统阐述了负反馈对电路增益、带宽、输入输出阻抗和失真度的影响，并介绍了判定反馈稳定性的判据（如相位裕度、增益裕度）。 振荡电路部分，详细推导了正弦波振荡器的起振条件（Barkhausen准则）。讲解了经典振荡电路的结构与工作原理，包括RC相移振荡器、文氏桥振荡器、以及LC振荡器（如哈特莱振荡器和考立兹振荡器）。 在电源技术方面，本书详细分析了线性稳压电源的组成部分：变压器、整流电路（半波、全波、桥式）、滤波电路（电容、电感滤波）以及稳压电路。重点分析了串联型和并联型线性稳压电路的设计，并探讨了开关模式电源（SMPS）的基本概念及其优于线性电源的效率优势。 第五部分：数字电子技术基础 本部分为读者衔接更复杂的系统控制打下基础。内容涵盖布尔代数、逻辑门电路（TTL和CMOS技术概述），以及组合逻辑电路和时序逻辑电路的基本单元。详细介绍了译码器、多路复用器、加法器等组合电路的分析与设计方法。对于时序电路，深入讲解了触发器（如SR、JK、D型）的工作特性、状态转移图，以及由触发器构成的寄存器和计数器。最后，简要介绍了数模（D/A）和模数（A/D）转换器的基本原理。 本书的特点是理论推导严谨，结合了大量工程实例和仿真结果，旨在培养读者从器件层面理解系统行为的能力，为后续深入学习更高级的电子系统设计打下坚实基础。书中配有大量的习题和实验指导，鼓励读者动手实践。

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这本书的语言风格非常严谨，却又不失温度。作者在叙述那些极其抽象的控制理论时，总能找到一个贴近生活的类比，使得那些晦涩的概念瞬间变得鲜活起来。比如，在讲解PID参数整定时，作者用一个非常形象的“开水泡茶”的例子，生动地解释了比例、积分、微分项在系统响应中的不同角色和影响，这比单纯套用公式更容易被大脑接受和记忆。另外，书中对“鲁棒性”的探讨，我觉得是全书的点睛之笔。它没有将鲁棒性仅仅视为一个性能指标，而是将其提升到了系统设计哲学的层面，强调了在不确定性环境中生存下来的重要性。作者从理论推导出发，最终落脚到如何通过冗余设计和异常处理机制来保障系统的长期可靠性，这让我对整个控制系统设计的目标有了更深层次的理解。读完这部分，我开始重新审视我们部门内部关于系统健壮性测试的标准制定，感觉有了更坚实的理论后盾去推动改进。

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这本书的结构安排着实让人眼前一亮，它摒弃了传统教材那种枯燥的章节递进方式，而是采用了一种模块化、案例驱动的叙事策略。我发现自己可以根据手头的项目需求，灵活地选择性阅读相关章节，而不会因为跳过某些基础理论而感到知识链条的断裂。这种设计极大地提高了阅读效率。书中对模糊逻辑控制和神经网络在实际工业流程优化中的应用案例分析得非常到位，没有停留在概念层面，而是给出了具体的参数设置和性能对比曲线，这对于我目前正在负责的某个老旧批处理系统的升级改造项目，提供了直接可借鉴的思路。更让我惊喜的是，作者在探讨高级控制算法时，并没有直接堆砌复杂的数学公式，而是先用流程图和状态转换图将逻辑理顺，然后再逐步引入数学推导，使得理解门槛大大降低。读到后来，我甚至开始尝试用书中的方法重构我自己的代码框架，发现其模块划分逻辑非常清晰，易于维护和扩展。可以说，这本书与其说是一本理论书，不如说是一本高阶工程师的实战经验总结，充满了智慧的结晶。

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从内容广度来看，这本书的覆盖面非常全面，它成功地架设了一条从基础信号处理到复杂多变量控制的知识桥梁。我原本以为它可能更侧重于硬件接口或底层驱动，但没想到对高层级的优化算法也给予了足够的篇幅。尤其是关于模型预测控制（MPC）在连续流程优化中的应用分析，它详细阐述了如何在线建立和更新系统模型，以及如何在有限的计算资源下求解优化问题，这对于处理那些需要快速反应和经济效益最大化的现代工业场景至关重要。书中还穿插了一些关于网络化控制系统（NCS）中延迟和安全性问题的讨论，虽然篇幅不长，但点出了未来工业自动化的关键挑战。这种对当前热点和未来趋势的关注，让这本书保持了很高的时效性。读完后，我感觉自己的知识体系得到了一个完整的梳理和升级，不再是零散的知识点堆砌，而是一个结构完整、逻辑严密的知识框架，这对于我未来承担更复杂的系统集成项目非常有帮助。

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这本书的封面设计得相当引人注目，那种深邃的蓝色调配合上精密的电路图纹理，一下子就抓住了我的眼球。我本以为这是一本纯粹的技术手册，但翻开第一页才发现，作者在引言部分就构建了一个非常宏大的叙事框架，将理论知识置于一个实际的工业背景之下。阅读过程中，我发现书中对“系统”的定义和拆解非常透彻，它不仅仅是讲解了输入、处理和输出这些基础概念，更是深入探讨了如何在高动态环境下维持系统的稳定性和响应速度。特别是关于数据采集和信号调制的章节，作者用了很多生动的比喻来解释复杂的数学模型，这对于我们这些需要将理论应用于现场调试的工程师来说，简直是福音。我尤其欣赏作者对不同传感器工作原理的详尽描述，它远超出了教科书的深度，几乎可以作为一本独立的参考书来使用。阅读完关于传感器融合算法的部分，我感觉自己的视野被极大地拓宽了，那种将不同信源信息进行优化组合的艺术感，在书中得到了淋漓尽致的展现。整体来看，这是一本兼具理论深度和实践指导意义的佳作，让人在学习知识的同时，也能感受到工业控制的魅力所在。

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我必须承认，这本书在排版和图示质量上达到了一个非常高的水准。很多技术书籍在涉及三维空间关系或时间序列分析时，图示总是显得模糊不清，或者信息量过载。然而，这本书中的插图清晰、标注准确，尤其是那些关于反馈回路稳定性的波特图和奈奎斯特图，作者似乎对如何让复杂的图形变得直观易懂有着独到的见解。我印象特别深刻的是关于实时操作系统（RTOS）选型和调度策略的那一章，作者对比了多种主流RTOS在中断延迟和任务切换开销上的细微差别，并给出了决策树，这在其他任何一本我读过的控制类书籍中都是罕见的细致。这种对细节的执着，体现了作者深厚的行业经验。阅读过程中，我时不时地会停下来，对照我目前工作站上的实际配置进行思考和比对，每次都能发现新的优化点。书中对于错误诊断和故障排除流程的描述，也采用了流程图的形式，非常系统化，比我过去依靠经验摸索要高效得多。这简直是一本能直接提升现场工作效率的“工具书”。

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