具体描述
《卓越系列•教育部高职高专自动化技术类专业教指委推荐教材•可编程控制器技术及应用:西门子S7-200系列》是国家示范性高等职业院校建设项目之一，是编者在多年从事PLC教学、培训及科研的基础上编写的。《卓越系列•教育部高职高专自动化技术类专业教指委推荐教材•可编程控制器技术及应用:西门子S7-200系列》以西门子公司的s7—200为例，共分10个模块。其中，模块一、二、三介绍了PLC的基础知识及s7—200系列．PIE的基本指令；模块四介绍了顺序功能图；模块五、六介绍了s7—200的功能指令；模块七介绍了模拟量模块的使用方法及PID控制的有关知识；模块八讲解了s7—200的网络知识；模块九、十介绍了PLC系统设计知识及典型工程案例。
现代控制系统设计与实践 书籍简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的现代控制系统设计与实践的知识框架。随着工业自动化和智能制造的飞速发展，对控制系统设计、分析和实施的能力要求日益提高。本书正是为了满足这一需求而编写，它系统地介绍了从经典控制理论到前沿现代控制方法的全过程，并紧密结合工程实践中的具体应用案例。 全书内容涵盖了控制理论的基石、系统建模的各种方法、控制器设计的高级技术，以及现代控制系统在复杂工业环境下的实现策略。我们着重强调理论与实践的结合，确保读者不仅理解背后的数学原理，更能掌握实际工程中的操作技巧和问题解决能力。 第一部分：控制理论基础与系统建模 本部分奠定了理解复杂控制系统的理论基础。我们将从经典控制理论的复习开始，回顾传递函数、频率响应分析（如波德图、奈奎斯特图）等核心概念，这些仍然是许多工业控制回路设计的基础。 随后，本书将重点转向现代控制理论，特别是状态空间表示法。我们将详细阐述如何将物理系统（无论是机械、电气还是热力系统）转化为规范的状态空间模型。内容包括状态方程的建立、系统动态特性的分析（如能控性与能观测性判别），这是设计现代控制器件的前提。我们也会深入探讨系统辨识的理论与实践，讲解如何利用实验数据来构建精确的数学模型，包括参数辨识方法（如最小二乘法）和基于数据驱动的模型获取技术。 第二部分：经典与现代控制器设计 本部分是本书的核心，聚焦于控制器具体的设计方法。 在经典控制方面，我们将详细阐述PID控制器的设计与优化。这不仅包括传统的Ziegler-Nichols整定法，更会介绍如IMC（内部模型控制）、Smith预估补偿器等更先进的经典策略，以应对具有明显时间延迟或不确定性的系统。 进入现代控制设计领域，本书将倾注大量篇幅讲解基于状态空间方法的控制器设计： 1. 极点配置（Pole Placement）：系统地讲解如何通过反向设计确保系统满足特定的动态性能要求（如瞬态响应速度和稳定性裕度）。 2. 状态反馈与观测器设计：详细介绍Luenberger观测器和卡尔曼滤波（Kalman Filtering）。卡尔曼滤波部分将不仅仅停留在理论推导，更会结合噪声模型的建立和实际滤波效果的对比，展示其在状态估计中的卓越性能，尤其是在传感器数据存在噪声的场合。 3. 最优控制理论：引入LQR（线性二次型调节器）设计，解释如何根据系统成本函数（性能与控制努力的权衡）自动生成最优反馈增益。这为设计高性能、资源节约型的控制系统提供了强大的数学工具。 第三部分：先进控制策略与鲁棒性分析 随着控制对象复杂度的增加，对控制系统的鲁棒性和自适应能力提出了更高的要求。本部分将介绍超越线性定常系统（LTI）的控制方法。 1. 鲁棒控制基础：介绍H∞控制的基本思想，即如何在存在模型不确定性和外部扰动的情况下，保证系统的性能指标。我们将侧重于理解$mu$分析和结构化奇异值等工具在评估系统鲁棒性方面的应用。 2. 自适应控制：探讨间接自适应控制和直接自适应控制的原理，包括基于模型的参考自适应控制（MRAC），帮助系统在参数发生未知变化时仍能保持预期的性能。 3. 非线性控制初步：对非线性系统特性（如滑模、反馈线性化）进行入门级介绍，为处理实际工业中常见的非线性现象提供初步的理论框架。 第四部分：系统集成与工程应用 理论知识的最终价值在于工程实现。本部分将探讨如何将设计出的算法集成到实际的硬件和软件平台中。 1. 实时实现与离散化：详细讨论连续时间系统模型如何转换为离散时间系统，包括采样周期的选择、数值积分方法的比较（如欧拉法、龙格-库塔法）及其对系统稳定性和性能的影响。 2. 数字信号处理在控制中的作用：简要回顾数字滤波器（如FIR、IIR滤波器）的设计，以及它们如何用于前处理传感器信号和后处理执行器指令，以消除干扰和噪声。 3. 实际案例分析：本书将通过多个来自不同领域的综合性案例（如高精度机械臂的位置控制、复杂化工过程的温度与压力耦合控制、先进伺服驱动系统的速度环/位置环设计），演示从系统建模、控制器设计、仿真验证到最终实际部署的全流程。案例分析中将突出不同控制策略的选择依据和工程实现中遇到的实际困难与解决方案。 目标读者 本书适合于自动化、电气工程、机械工程、航空航天等相关专业的高年级本科生和研究生作为教材或参考书。同时，它也是工业界工程师和技术人员提升控制系统设计和调试能力的理想进阶读物。通过本书的学习，读者将具备从零开始设计、分析和实现高性能现代控制系统的综合能力。 本书的特点 理论深度与工程广度的平衡：既有严谨的数学推导，又不乏贴近工业现场的工程实例。 强调可操作性：对每种设计方法都提供了清晰的步骤指导和仿真验证示例。 前沿性：涵盖了经典PID优化到现代鲁棒控制的进阶知识。
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