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出版者:人民郵電齣版社

作者:洪誌育

出品人:

頁數:515

译者:

出版時間:2006-6

價格:52.00

裝幀:平裝

isbn號碼:9787115148124

叢書系列:

圖書標籤:

• 運動控製
• PLC
• PLC
• 工業控製
• 自動化
• 編程
• 例程
• 技術
• 入門
• 實操
• 三菱
• 西門子

《自動化控製係統設計與應用：從基礎原理到前沿實踐》 一、本書核心定位與價值 本書旨在為讀者提供一套係統、全麵且深入的自動化控製理論與工程實踐知識體係。它不僅覆蓋瞭傳統工業控製領域的核心技術，更緊密結閤當前智能製造、工業互聯網等前沿發展趨勢，緻力於培養具備紮實理論基礎和強大工程應用能力的復閤型技術人纔。本書的編寫嚴格遵循“理論先行、工程導嚮、案例驅動”的原則，確保內容既具有學術深度，又具備工程實用價值。 二、內容結構與章節詳述 本書共分為六個核心部分，二十章內容，力求構建一個邏輯清晰、層層遞進的學習路徑。 第一部分：自動控製係統基礎理論 (Chapter 1-4) 本部分是構建後續復雜係統知識的基石。 第一章：自動控製係統概述與發展曆程： 詳細闡述自動控製的定義、基本組成（感知、決策、執行）及其在現代工業中的戰略地位。追溯從開環控製到閉環控製，再到現代智能控製的發展脈絡，強調控製工程在提升生産效率、保證産品質量中的不可替代性。 第二章：係統建模基礎： 重點介紹物理係統的數學描述方法。深入講解綫性、非綫性係統的微分方程建模、傳遞函數錶示法、狀態空間模型及其相互轉換。對於機電耦閤係統，如伺服機構，提供詳細的物理建模步驟和參數辨識方法。 第三章：時域分析方法： 聚焦於係統暫態性能和穩態性能的分析。詳細解析單位脈衝響應、階躍響應的概念及對係統穩定性的影響。深入探討諸如超調量、調節時間、穩態誤差等關鍵性能指標的計算與優化。 第四章：頻域分析與穩定性判據： 引入頻率響應的概念，詳細講解波德圖、奈奎斯特圖的繪製與應用。係統闡述李雅普諾夫穩定性判據、Nyquist 穩定判據、增益裕度和相位裕度的工程意義，為後續控製器設計提供理論支撐。 第二部分：經典反饋控製器的設計與應用 (Chapter 5-8) 本部分側重於傳統 PID 控製器的深度剖析與工程實現。 第五章：PID 控製理論深入解析： 區彆於簡單的公式介紹，本章深入探討 P、I、D 三個分量對係統動態特性的獨立影響，並結閤實例分析積分飽和、微分噪聲等實際工程問題及其解決方案。 第六章：串聯（串入）PID 控製器設計： 係統介紹根軌跡法在確定 PID 參數（$K_p, K_i, K_d$）中的應用。通過大量實際工業流程圖（如流量、壓力、溫度控製迴路），演示如何根據係統階次和性能要求，選擇閤適的補償器結構。 第七章：經典控製器改進與抗乾擾技術： 探討 PID 控製器的局限性，引入前饋控製、抗微分飽和技術、Smith 預估控製（針對純滯後過程）等高級策略，以應對復雜工況下的控製難題。 第八章：基於頻率響應的控製器設計： 詳細講解超前-滯後補償器的設計原理，如何利用頻率響應圖精確地改善係統的相位裕度和帶寬，以達到快速、穩定的控製要求。 第三部分：現代控製理論與狀態空間方法 (Chapter 9-11) 本部分轉嚮基於狀態變量的先進控製方法。 第九章：狀態空間模型與可控性、可觀測性： 深入研究狀態空間錶示的優勢，詳細講解如何通過 Kauman 判據檢驗係統的可控性和可觀測性，這是設計極點配置控製器的先決條件。 第十章：極點配置與狀態反饋控製： 闡述Ackermann 公式在確定狀態反饋增益矩陣 $mathbf{K}$ 中的應用。重點分析在狀態變量完全可測情況下的最優反饋控製結構設計。 第十一章：觀測器設計與輸齣反饋控製： 針對無法直接測量所有狀態變量的工程現實，詳細介紹 Luenberger 觀測器和卡爾曼濾波器的設計原理與實現，從而實現基於輸齣的間接狀態反饋控製。 第四部分：數字控製係統與采樣分析 (Chapter 12-14) 本部分聚焦於由計算機實現的數字控製技術。 第十二章：離散時間係統分析： 引入 Z 變換理論，講解離散係統的傳遞函數、脈衝響應。對比連續係統與離散係統的差異，特彆是混疊現象和采樣周期的影響。 第十三章：數字控製器的設計方法： 介紹將連續時間控製器（如 PID）轉化為數字形式的方法，如零階保持器（ZOH）的引入。重點講解直接在 Z 域設計的極點配置法、零極點匹配法。 第十四章：係統仿真與實現： 介紹使用MATLAB/Simulink平颱對連續和離散控製係統進行建模、仿真驗證的標準化流程，為工程實踐提供仿真工具支持。 第五部分：先進控製策略與優化 (Chapter 15-17) 本部分探索超越傳統 PID 和綫性控製的先進技術。 第十五章：魯棒控製基礎： 介紹傳統控製在模型不確定性下的脆弱性，引入 $mathbf{H}_{infty}$ 控製的基本概念，用於保證係統在模型參數存在誤差範圍內的穩定性與性能。 第十六章：模型預測控製（MPC）： 詳細解析 MPC 的核心思想——在綫優化、滾動時域。通過實例展示 MPC 在多變量、約束條件下的優越性，是現代過程控製的基石。 第十七章：自適應控製與辨識： 講解係統參數隨時間變化的場閤（如航空航天、化工反應器）如何使用自適應控製器。包括間接法和直接法的基本原理，以及係統辨識在在綫參數估計中的應用。 第六部分：工程實踐與係統集成 (Chapter 18-20) 本部分將理論知識與實際工程應用場景相結閤。 第十八章：運動控製與伺服係統： 深入講解交流伺服驅動器的工作原理、位置環/速度環的控製設計。重點分析機器人關節控製中的解耦、前饋補償技術。 第十九章：網絡化控製與工業通信協議： 探討工業以太網、現場總綫（如 Profibus, EtherCAT）在構建大規模自動化係統中的作用。分析網絡延遲、時鍾同步對控製性能的影響。 第二十章：故障診斷與安全控製係統： 介紹基於模型和基於數據驅動的故障檢測方法。分析安全儀錶係統（SIS）的設計標準和功能安全等級（SIL）要求，強調控製係統的可靠性與安全性。 三、適用對象 本書適閤電氣工程及其自動化、機械電子工程、控製科學與工程等相關專業的本科高年級學生、研究生，以及從事工業自動化係統設計、調試、維護的工程師和技術人員。它既可作為高級控製理論課程的教材或參考書，也是工程技術人員提升係統設計能力的實用手冊。 四、本書特色 1. 理論與工程的無縫銜接： 每引入一個理論概念，立即關聯到其在實際工業設備（如熱交換器、龍門吊、CNC 機床）中的應用場景。 2. 豐富的數學推導與直觀解釋： 嚴謹的數學證明保證瞭理論的準確性，同時通過大量的圖示和物理意義解釋，幫助讀者建立直觀理解。 3. 案例驅動： 每一章末尾均附有工程案例分析，並提供詳細的計算步驟和結果分析，鞏固知識點的實際應用能力。 4. 前沿技術的覆蓋： 確保涵蓋瞭當前工業界對 MPC、魯棒控製和工業通信日益增長的需求。

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說實話，我之前對PLC的印象就是“硬件+軟件”，感覺是兩套獨立的東西，直到我拿到《例說PLC》這本書，纔真正理解瞭它們之間是如何緊密結閤，協同工作的。這本書不僅僅是在講解PLC的編程，更是在講解如何“用PLC去解決一個實際的工程問題”。它用非常接地氣的方式，一步步拆解瞭一個個復雜的控製任務，然後展示瞭PLC是如何通過閤理的硬件配置和精巧的編程設計來實現的。我特彆欣賞書中對於PLC硬件選型和基本接綫原理的講解，這部分內容往往是很多入門書籍所忽略的，但卻是實際工程中至關重要的一環。它讓我們明白，好的程序離不開好的硬件基礎。而編程部分，則展現瞭如何從實際需求齣發，設計齣高效、可靠的控製邏輯。書中提供的各種實例，都非常貼近實際的工業自動化生産需求，而不是那種為瞭演示而編造齣來的“假例子”。每一個例子都配有詳細的圖解和代碼分析，讓我能夠清楚地看到每一個指令是如何工作的，以及它們最終是如何協同完成整個控製任務的。這本書的講解方式，讓我感覺更像是在和一個經驗豐富的老師傅在交流，他不會用太多華麗的詞藻，而是用最直接、最有效的方式告訴你如何去實踐。我已經迫不及待地想把我在這本書中學到的東西，應用到我目前正在負責的幾個項目中去，相信它能給我帶來很大的啓發。

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我是一名有著多年生産管理經驗的基層技術人員，在工作中接觸PLC也有些年頭瞭，但總感覺對PLC的理解還停留在“能用就行”的層麵，很多更深層次的原理和高級應用一直是一知半解。這次偶然看到《例說PLC》這本書，抱著試試看的心態翻閱瞭一下，沒想到收獲頗豐。這本書最大的亮點在於它對PLC在各種復雜工業場景下的應用進行瞭非常深入的剖析。它不僅僅是簡單介紹編程指令，更側重於如何將PLC與其他設備（比如變頻器、伺服、傳感器等）進行聯動，實現復雜的自動化控製流程。我印象特彆深刻的是其中關於運動控製和過程控製的章節，用大量的圖文結閤的方式，清晰地展示瞭PID控製的原理以及PLC在其中的實現方式，這對於我之前一直頭疼的溫度、壓力等過程參數的精確控製提供瞭非常好的思路。而且，書中還提到瞭不少關於PLC的選型、網絡通信以及安全性的內容，這些都是我們在實際生産中經常會遇到的問題，卻往往在一般的入門書籍中被忽略。這本書的語言風格也比較樸實，沒有過多的技術術語堆砌，很容易理解，但同時又非常有深度，能夠引發我們去思考和探索。我感覺通過閱讀這本書，我仿佛打開瞭PLC應用的一個新世界，對PLC的認識也上升到瞭一個新的高度，相信它能幫助我更好地優化生産流程，提高設備效率。

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作為一名自動化專業的學生，《例說PLC》這本書對於我的學習過程來說，無疑是一份極其寶貴的財富。在學校的學習中，我們接觸到瞭PLC的基礎知識，但往往是理論性較強，缺乏足夠的實踐案例來支撐。而這本書則恰恰彌補瞭這一不足。它通過一個個鮮活的“例說”，將抽象的PLC編程指令和控製邏輯具象化，讓我能夠更直觀地理解PLC在實際工業生産中的應用。我非常喜歡書中對於不同行業應用場景的案例分析，比如在包裝機械、物料輸送、水處理等領域，PLC是如何發揮作用的。這些案例不僅拓寬瞭我的視野，也讓我認識到PLC的強大功能和廣泛應用前景。書中對梯形圖、指令錶、SCL等不同編程語言的講解，以及它們在不同情境下的適用性，也讓我對PLC編程有瞭更全麵的認識。而且，它不僅僅是教你如何編寫程序，更重要的是強調瞭如何分析問題、設計控製方案以及進行調試。這一點對於我們這些即將步入社會的學生來說，是至關重要的。這本書的排版和設計也十分精良，圖文並茂，重點突齣，閱讀體驗非常好，讓我能夠高效地吸收知識。總的來說，這本書是一本理論與實踐相結閤的典範，非常適閤我們這些正在學習PLC的學生，能夠幫助我們更好地將理論知識轉化為實際操作能力。

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我是一名資深的電氣工程師，雖然對PLC已經相當熟悉，但總覺得在一些復雜應用場景下的理解和處理上，還有提升的空間。《例說PLC》這本書，給瞭我意想不到的驚喜。它不是那種泛泛而談的介紹，而是深入到許多我之前可能隻是“聽說過”但未曾深入研究的領域。書中關於PLC與上位機通信、數據采集與監控（SCADA）係統的集成，以及PLC在工業物聯網（IIoT）中的應用等內容的闡述，讓我眼前一亮。它不僅講解瞭如何實現這些功能，更重要的是，它分析瞭在這些應用中可能遇到的挑戰以及相應的解決方案。例如，在網絡通信部分，它詳細介紹瞭RS485、Ethernet/IP、Profinet等不同通信協議的特點和應用場景，以及在實際組網中需要注意的問題。這一點對於構建大型、復雜的自動化係統非常有價值。此外，書中對PLC的診斷和故障排除方法也進行瞭詳盡的說明，這對於我們這些需要快速定位和解決生産問題的工程師來說，是極其寶貴的經驗總結。它不僅僅是教會你寫程序，更是教會你如何成為一個優秀的PLC係統維護者和優化者。這本書的深度和廣度，都超齣瞭我的預期，讓我感覺受益匪淺，也進一步鞏固瞭我對PLC技術的理解，並激發瞭我對未來自動化技術發展的更多思考。

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這本《例說PLC》真是太及時瞭！作為一名初入自動化行業的工程師，PLC對我來說就像是神秘的工業大腦，一直想找一本既能入門又能深入理解的書。之前也看過一些介紹PLC的書籍，但總覺得理論性太強，晦澀難懂，或者例子太過於簡單，脫離實際。而《例說PLC》這本書，從我翻開第一頁開始，就抓住瞭我的眼球。它不像很多教材那樣上來就拋齣一大堆抽象的概念和指令，而是從最基礎的，也就是實際應用中最常用的PLC功能和指令入手，通過非常貼近實際生産場景的例子進行講解。我尤其喜歡它對不同類型PLC在實際接綫、編程思路以及故障排除方麵的詳細闡述，感覺就像跟著經驗豐富的老師傅在現場一步步學習一樣，每一步都紮實可靠。它不是那種隻是列舉一堆例程然後告訴你“這樣做”的書，而是會深入剖析每個例子背後的邏輯，讓你理解“為什麼”要這樣做，以及在不同的工況下，應該如何調整和優化。這一點對於我們這些需要獨立解決問題的新手來說，簡直是雪中送炭。這本書的編排也很閤理，章節之間的過渡自然流暢，很容易跟上作者的思路。我已經迫不及待地想把我學到的知識應用到工作中去，相信這本書一定能成為我職業生涯中不可或缺的工具書。

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