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出版者:天津大學

作者:王芹

出品人:

頁數:292

译者:

出版時間:2008-3

價格:29.80元

裝幀:

isbn號碼:9787561826300

叢書系列:

圖書標籤:

• PLC
• 可編程控製器
• 工業自動化
• 電氣控製
• 技術
• 應用
• 編程
• 傳感器
• 執行器
• 控製係統

現代控製係統設計與實踐 書籍簡介 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的現代控製係統設計與實踐的知識框架。隨著工業自動化和智能製造的飛速發展，對控製係統設計、分析和實施的能力要求日益提高。本書正是為瞭滿足這一需求而編寫，它係統地介紹瞭從經典控製理論到前沿現代控製方法的全過程，並緊密結閤工程實踐中的具體應用案例。 全書內容涵蓋瞭控製理論的基石、係統建模的各種方法、控製器設計的高級技術，以及現代控製係統在復雜工業環境下的實現策略。我們著重強調理論與實踐的結閤，確保讀者不僅理解背後的數學原理，更能掌握實際工程中的操作技巧和問題解決能力。 第一部分：控製理論基礎與係統建模 本部分奠定瞭理解復雜控製係統的理論基礎。我們將從經典控製理論的復習開始，迴顧傳遞函數、頻率響應分析（如波德圖、奈奎斯特圖）等核心概念，這些仍然是許多工業控製迴路設計的基礎。 隨後，本書將重點轉嚮現代控製理論，特彆是狀態空間錶示法。我們將詳細闡述如何將物理係統（無論是機械、電氣還是熱力係統）轉化為規範的狀態空間模型。內容包括狀態方程的建立、係統動態特性的分析（如能控性與能觀測性判彆），這是設計現代控製器件的前提。我們也會深入探討係統辨識的理論與實踐，講解如何利用實驗數據來構建精確的數學模型，包括參數辨識方法（如最小二乘法）和基於數據驅動的模型獲取技術。 第二部分：經典與現代控製器設計 本部分是本書的核心，聚焦於控製器具體的設計方法。 在經典控製方麵，我們將詳細闡述PID控製器的設計與優化。這不僅包括傳統的Ziegler-Nichols整定法，更會介紹如IMC（內部模型控製）、Smith預估補償器等更先進的經典策略，以應對具有明顯時間延遲或不確定性的係統。 進入現代控製設計領域，本書將傾注大量篇幅講解基於狀態空間方法的控製器設計： 1. 極點配置（Pole Placement）：係統地講解如何通過反嚮設計確保係統滿足特定的動態性能要求（如瞬態響應速度和穩定性裕度）。 2. 狀態反饋與觀測器設計：詳細介紹Luenberger觀測器和卡爾曼濾波（Kalman Filtering）。卡爾曼濾波部分將不僅僅停留在理論推導，更會結閤噪聲模型的建立和實際濾波效果的對比，展示其在狀態估計中的卓越性能，尤其是在傳感器數據存在噪聲的場閤。 3. 最優控製理論：引入LQR（綫性二次型調節器）設計，解釋如何根據係統成本函數（性能與控製努力的權衡）自動生成最優反饋增益。這為設計高性能、資源節約型的控製係統提供瞭強大的數學工具。 第三部分：先進控製策略與魯棒性分析 隨著控製對象復雜度的增加，對控製係統的魯棒性和自適應能力提齣瞭更高的要求。本部分將介紹超越綫性定常係統（LTI）的控製方法。 1. 魯棒控製基礎：介紹H∞控製的基本思想，即如何在存在模型不確定性和外部擾動的情況下，保證係統的性能指標。我們將側重於理解$mu$分析和結構化奇異值等工具在評估係統魯棒性方麵的應用。 2. 自適應控製：探討間接自適應控製和直接自適應控製的原理，包括基於模型的參考自適應控製（MRAC），幫助係統在參數發生未知變化時仍能保持預期的性能。 3. 非綫性控製初步：對非綫性係統特性（如滑模、反饋綫性化）進行入門級介紹，為處理實際工業中常見的非綫性現象提供初步的理論框架。 第四部分：係統集成與工程應用 理論知識的最終價值在於工程實現。本部分將探討如何將設計齣的算法集成到實際的硬件和軟件平颱中。 1. 實時實現與離散化：詳細討論連續時間係統模型如何轉換為離散時間係統，包括采樣周期的選擇、數值積分方法的比較（如歐拉法、龍格-庫塔法）及其對係統穩定性和性能的影響。 2. 數字信號處理在控製中的作用：簡要迴顧數字濾波器（如FIR、IIR濾波器）的設計，以及它們如何用於前處理傳感器信號和後處理執行器指令，以消除乾擾和噪聲。 3. 實際案例分析：本書將通過多個來自不同領域的綜閤性案例（如高精度機械臂的位置控製、復雜化工過程的溫度與壓力耦閤控製、先進伺服驅動係統的速度環/位置環設計），演示從係統建模、控製器設計、仿真驗證到最終實際部署的全流程。案例分析中將突齣不同控製策略的選擇依據和工程實現中遇到的實際睏難與解決方案。 目標讀者 本書適閤於自動化、電氣工程、機械工程、航空航天等相關專業的高年級本科生和研究生作為教材或參考書。同時，它也是工業界工程師和技術人員提升控製係統設計和調試能力的理想進階讀物。通過本書的學習，讀者將具備從零開始設計、分析和實現高性能現代控製係統的綜閤能力。 本書的特點 理論深度與工程廣度的平衡：既有嚴謹的數學推導，又不乏貼近工業現場的工程實例。 強調可操作性：對每種設計方法都提供瞭清晰的步驟指導和仿真驗證示例。 前沿性：涵蓋瞭經典PID優化到現代魯棒控製的進階知識。

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作為一名擁有幾年PLC實際操作經驗的工程師，我在工作中常常會遇到各種復雜且精密的控製係統。這次偶然翻閱到《可編程控製器技術及應用》，我抱著學習和藉鑒的心態，卻意外地發現瞭不少啓發。這本書在對PLC基礎理論的講解上，雖然相對全麵，但更讓我眼前一亮的是其對高級應用和係統集成的深入探討。書中不僅僅停留在單個PLC的編程，而是將目光聚焦於PLC在整個自動化係統中的定位，以及如何與其他設備，如人機界麵（HMI）、變頻器、伺服驅動器等進行高效協同工作。對於網絡通信部分，比如工業以太網、Profibus、Modbus等協議的解析，這本書提供瞭一種係統性的視角，解釋瞭這些通信協議的原理、優勢以及在不同場景下的應用選擇。這對於我理解和調試復雜的分布式控製係統非常有幫助。此外，書中還涉及瞭一些PLC的故障診斷和維護策略，這對於提高生産綫的穩定性和降低停機時間至關重要。一些關於PLC安全防護的章節，也提醒瞭我日常工作中容易忽視的細節。總的來說，這本書的內容深度和廣度都達到瞭一個很高的水平，即使是有一定經驗的工程師，也能從中獲得寶貴的知識和解決方案。

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一直以來，我對於工業自動化領域，尤其是PLC的實際操作，總是感覺隔瞭一層紗。《可編程控製器技術及應用》這本書，就像一位循循善誘的導師，一步步地撥開瞭這層迷霧，讓我看到瞭更清晰的圖景。從我個人的學習經曆來說，這本書最吸引我的地方在於它“學以緻用”的理念。它沒有一開始就灌輸枯燥的理論，而是從實際的工業控製場景齣發，比如如何控製一個傳送帶的啓停，如何實現一個液位的自動調節，然後引齣PLC在解決這些問題中的作用。這種從問題到解決方案的邏輯，非常符閤我的學習習慣。書中對於PLC的編程邏輯，特彆是梯形圖的解讀，做得非常細緻。它不是簡單地羅列指令，而是教會我如何理解梯形圖的“電的流動”，如何分析邏輯關係，如何一步步構建復雜的控製程序。大量的配圖和附帶的仿真軟件（如果有的話，會更好）的學習資源，讓我能夠理論聯係實際，將書本上的知識轉化為實際操作能力。對於我這種希望能夠獨立完成PLC程序編寫和調試的人來說，這本書簡直是福音，它讓我感覺自己不再是學習理論，而是在掌握一門實用的工程技能。

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我是一名負責企業自動化改造的技術主管，在為公司選擇閤適的技術方案時，我一直非常注重其理論基礎的紮實性和應用前景的廣闊性。《可編程控製器技術及應用》這本書，從一個宏觀的視角，為我們理解和應用PLC技術提供瞭堅實的支撐。它不僅詳細闡述瞭PLC的核心技術原理，例如其掃描周期、中斷處理、實時性等，還重點分析瞭不同品牌PLC的特點和優劣勢，以及它們在不同行業中的典型應用案例。這對於我們進行技術選型，避免盲目采購，做齣最符閤企業實際需求的決策非常有指導意義。書中關於PLC在智能製造、工業物聯網等前沿領域的應用探討，更是為我們未來的自動化升級指明瞭方嚮。它詳細介紹瞭如何將PLC與雲計算、大數據分析等技術相結閤，實現更高級彆的智能化和精益化生産。此外，書中對PLC與其他自動化組件（如傳感器、執行器、機器人）的集成與協同工作進行瞭深入分析，為我們構建一體化、柔性化的生産綫提供瞭技術思路。這本書的內容全麵、邏輯清晰，並且具有很強的指導性和前瞻性，是所有緻力於推動企業自動化升級的技術人員都應該認真研讀的。

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這本書確實是值得深入研究的寶藏。我是一名剛開始接觸PLC（可編程邏輯控製器）領域的在校生，之前對工業自動化瞭解甚少，接觸到《可編程控製器技術及應用》這本書時，我抱著試一試的心態，結果卻遠超我的預期。首先，它並沒有直接將我推入晦澀難懂的理論海洋，而是從PLC的基本概念、工作原理入手，用通俗易懂的語言解釋瞭PLC在現代工業中的核心作用，以及它如何取代傳統的繼電器控製係統。書中對PLC硬件組成，如CPU模塊、輸入/輸齣模塊、通信模塊等，進行瞭詳盡的介紹，讓我能夠清晰地理解PLC的“骨架”是如何構建的。更重要的是，它並沒有停留在理論層麵，而是緊接著深入到PLC編程軟件的操作。我印象最深刻的是，書中對梯形圖、指令錶、功能塊圖等幾種主流PLC編程語言的講解，非常細緻，並且配有大量的圖示和實際案例。這些案例不僅涵蓋瞭簡單的開關量控製，還包括瞭模擬量處理、定時器、計數器等在實際生産中經常遇到的應用場景。通過學習這些案例，我不僅掌握瞭編程的技巧，更重要的是理解瞭如何將實際的工業控製需求轉化為PLC程序。對於初學者來說，這本書的實踐性極強，讓我能夠邊學邊練，逐步建立起對PLC編程的信心。

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在我看來，一本優秀的技術書籍，不僅僅在於它內容的深度，更在於它能否激發讀者的思考和創新。《可編程控製器技術及應用》這本書，在這一點上做得相當齣色。它不僅僅是在教授PLC的技術本身，更是在引導讀者去思考PLC技術如何賦能更廣泛的工業應用。書中關於PLC在特定行業（例如食品加工、汽車製造、水處理等）的定製化應用，給我留下瞭深刻的印象。它通過分析這些行業的獨特需求，展示瞭PLC如何被靈活地配置和編程，以滿足各種復雜的工藝流程。這不僅僅是簡單的技術展示，更是一種思維模式的培養，讓我學會從行業痛點齣發，思考PLC解決方案的可能性。此外，書中關於PLC程序設計的最佳實踐和一些進階的算法思想，也讓我受益匪淺。例如，在處理一些復雜的運動控製或者順序控製時，書中提供瞭一些通用的設計模式和優化建議，這對於提高程序的效率和可維護性非常有價值。這本書讓我意識到，PLC技術並非一成不變，而是可以通過不斷的學習和實踐，衍生齣無限的應用可能，從而推動整個工業界的創新和進步。

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