计算机控制技术

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出版者:浙江大学出版社
作者:冯培悌编
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1998-05-01
价格:11.0
装帧:其他
isbn号码:9787308005029
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机控制
  • 自动化
  • 嵌入式系统
  • 单片机
  • PLC
  • 控制理论
  • 传感器
  • 电机控制
  • 工业控制
  • 智能控制
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具体描述

《数字世界导航者:传感器与数据采集的艺术》 在信息爆炸的时代,我们生活在一个被数据包围的世界。从手机的触屏滑动到智能家居的温度调节,从工业生产线的精确运转到医疗影像的细致分析,这一切的背后都离不开一个核心环节:数据的获取与转化。这本书将带您深入探索这个看似神秘,实则充满逻辑与创新的领域——传感器技术与数据采集。 传感器:连接物理世界与数字世界的桥梁 想象一下,如果我们的计算机只能理解0和1,那么如何感知外界的温度、光照、声音、压力,甚至是我们微妙的情绪?答案就在于传感器。它们如同我们身体的感官,能够将物理世界的各种信号转化为计算机可以理解的电信号。 本书将从传感器最基础的原理讲起,为您揭示不同类型传感器的独特魅力。我们将深入剖析: 温度传感器: 从简单的电阻式温度传感器(RTD)和热敏电阻,到精度更高的热电偶和集成电路温度传感器,您将了解到它们如何利用物理特性(如电阻随温度变化)来精确测量温度。我们将探讨它们在环境监测、工业过程控制、甚至烹饪中的应用。 光传感器: 无论是手机屏幕根据环境光线自动调节亮度,还是自动门的感应,都离不开光传感器。我们将详细介绍光敏电阻、光电二极管、光电晶体管等,以及它们如何响应不同强度的光线,实现光照强度测量、目标检测、条形码扫描等功能。 压力传感器: 从汽车轮胎的胎压监测,到气象站的气压测量,再到医疗器械的血压监测,压力传感器扮演着至关重要的角色。我们将学习各种压力传感器的测量原理,例如压阻式、电容式、压电式等,以及它们如何在不同应用场景下发挥作用。 位移和速度传感器: 如何知道一个物体移动了多少距离?如何测量它的速度?我们将探索编码器、线性差动变压器(LVDT)、霍尔传感器等,了解它们如何捕捉物体的线性或旋转运动,实现精确的位置和速度测量,在机器人、自动化设备和导航系统中至关重要。 声音和气体传感器: 您的智能音箱如何“听到”您的指令?空气净化器如何检测室内空气质量?本书将介绍麦克风的工作原理,以及各种气体传感器(如半导体气体传感器、电化学传感器)如何识别和测量特定气体浓度,保障我们的健康与安全。 力、加速度和陀螺仪传感器: 智能手机的屏幕翻转、游戏机的体感控制,甚至无人机的姿态稳定,都依赖于这些精密的传感器。我们将深入了解加速度计如何测量加速度,陀螺仪如何测量角速度,以及它们如何协同工作,构建出完整的运动感知系统。 数据采集:将“感官”转化为“智慧”的艺术 仅仅拥有传感器还不够,我们需要一种机制来“倾听”这些传感器发出的“声音”,并将其转化为计算机能够处理的数字信息。这就是数据采集(Data Acquisition,简称DAQ)的范畴。 本书将详细阐述数据采集的核心流程与关键技术: 信号调理: 传感器输出的原始信号往往非常微弱、含有噪声,或者不符合计算机的输入要求。信号调理环节就像是传感器的“翻译官”和“润色师”,它包括放大、滤波、隔离、校准等过程,将原始信号转化为干净、标准的模拟信号。我们将学习运算放大器的配置,滤波器的设计原理,以及如何有效抑制噪声。 模数转换(ADC): 计算机只能理解数字信号,而传感器输出的是模拟信号。模数转换器(ADC)就是将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号的关键设备。我们将深入探讨ADC的采样率、分辨率、量化误差等重要参数,并介绍不同类型的ADC,如逐次逼近型ADC(SAR)、Σ-Δ型ADC、双斜率型ADC等,以及它们各自的优势和适用场景。 数字信号处理(DSP): 采集到的数字信号并非总是完美无瑕,往往还需要进行进一步的处理,例如降噪、特征提取、算法分析等,才能从中提取有用的信息。我们将接触到基本的数字滤波技术、傅里叶变换等概念,了解如何从数据中挖掘出隐藏的模式和规律。 数据存储与传输: 采集到的数据需要被有效地存储起来,以便后续的分析和应用。本书将探讨不同的数据存储方式,以及数据在设备之间、设备与云端之间的传输协议和技术,例如UART、SPI、I2C、USB、Wi-Fi、蓝牙等。 嵌入式系统与微控制器: 在许多应用中,数据采集和处理需要集成到小巧的嵌入式系统中。我们将了解微控制器(MCU)在数据采集中的作用,如何通过编程控制传感器和ADC,实现自主的数据采集和初步处理。 应用场景:传感器与数据采集无处不在 本书的魅力不仅在于理论知识,更在于它所揭示的传感器与数据采集在各个领域带来的深刻变革。您将看到: 智能家居: 温度、湿度、光照、人体存在等传感器如何共同协作,打造舒适、节能、安全的居住环境。 工业自动化: 压力、流量、位移、振动传感器在生产线上如何实现精准控制、质量检测和故障预警,提高生产效率和产品质量。 环境监测: 气体传感器、水质传感器、土壤传感器如何实时监测环境参数,为环境保护和可持续发展提供数据支撑。 医疗健康: 生物传感器、心电图、血压计等如何监测人体生理参数,辅助诊断和治疗,改善人们的生活质量。 交通运输: 胎压传感器、加速度计、GPS传感器在汽车中的应用,以及它们如何提升驾驶安全性和用户体验。 科学研究: 各种精密传感器在物理、化学、生物等领域的实验中,如何提供关键的测量数据,推动科学进步。 《数字世界导航者:传感器与数据采集的艺术》不仅仅是一本技术手册,更是一次探索我们如何理解、感知并与这个日益智能化的数字世界建立联系的旅程。无论您是初学者,还是希望深入了解某个特定领域的工程师,本书都将为您提供坚实的基础、丰富的案例和启发性的思考,助您成为驾驭数字信息、创造未来科技的导航者。

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读后感

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用户评价

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我一直以来都对那种能够“动手玩起来”的书籍情有独钟,而这本书恰恰满足了我这个需求。它不是那种让你只坐在书桌前,对着抽象概念发呆的书。相反,它更像是一个引路人,带你走进一个充满活力的实践世界。从基础的传感器信号采集,到复杂的执行器控制,这本书都提供了非常详实的操作指南。我最喜欢的部分是它如何将理论知识转化为实际的工程应用。比如说,在介绍PID控制器的时候,它并没有仅仅给出公式,而是立刻跟着讲解了如何在实际的微控制器平台上实现PID算法,并且详细给出了调试技巧。我跟着书上的步骤,真的成功地搭建了一个小型的闭环控制系统,看着它按照我的指令平稳运行,那种成就感简直爆棚!这本书的优点在于,它不会让你觉得“做不到”,而是告诉你“怎么做”。每一步都有清晰的指导,甚至连一些容易出错的地方都提前做了提醒。这对于我这样动手能力相对较弱的学习者来说,简直是福音。我甚至觉得,这本书的内容就像一本“工具箱”,里面装满了各种实用的小工具和技巧,可以帮助我解决实际工程中遇到的各种问题。我之前在学习过程中遇到的很多瓶颈,感觉都是因为缺乏实际操作的经验和技巧,而这本书正好填补了这一块的空白。它让我明白,理论知识不应该是“象牙塔”里的东西,而是可以被实际应用,并且创造价值的。

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这本书给我的感觉,就像打开了一扇通往另一个维度的窗户。我之前对“控制”这个概念,总觉得是遥不可及的、只存在于实验室里的东西。但这本书,用一种非常接地气的方式,让我看到了控制技术在日常生活和工业生产中的无处不在。从智能家居的恒温系统,到汽车的自动驾驶,再到工厂里的机器人手臂,本书都以引人入胜的方式,揭示了其背后的控制原理。我最喜欢的是它对于复杂系统的分解和分析。作者并没有试图一次性把所有东西都讲清楚,而是循序渐进,将一个复杂的控制系统拆解成一个个更小的、更容易理解的模块。然后,再把这些模块有机地结合起来,展示出整体的运作机制。这种“抽丝剥茧”的讲解方式,让我对那些看似高深莫测的技术,有了全新的认识。而且,本书在讲解过程中,非常注重理论与实际的结合。它不是那种只讲理论,不顾实际应用的“空中楼阁”。相反,它会大量的举例,分析各种实际应用场景下,控制技术是如何工作的,又会遇到哪些挑战。我甚至觉得,这本书就像一本“百科全书”,里面涵盖了控制技术在不同领域的应用,让我大开眼界。我之前以为控制技术只是在少数高科技领域才有应用,但读了这本书之后,我发现它已经渗透到了我们生活的方方面面,而且还在不断地发展和创新。

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我一直认为,真正优秀的技术书籍,不仅仅是传授知识,更重要的是能够激发读者的思考和探索欲望。而这本书,无疑做到了这一点。它不像一本填鸭式的教材,而是更像一个开放式的平台,鼓励读者去质疑、去探究。我最欣赏的是书中对于一些前沿技术和未来发展趋势的探讨。作者并没有停留在已有的知识体系上,而是积极地展望未来,分析人工智能、机器学习等新技术如何与传统的控制技术相结合,为我们带来更智能、更高效的解决方案。这种前瞻性的视角,让我对计算机控制技术的发展方向有了更清晰的认识,也激发了我进一步学习和研究的动力。此外,本书的语言风格也相当吸引人。它避免了过于生硬的学术术语,而是用一种更加活泼、有趣的语言来表达复杂的概念,使得阅读过程轻松愉快。我甚至觉得,这本书读起来就像在和一位博学的友人交流,他不仅能解答你的疑问,还能引导你发现新的问题,让你在不断地思考和探索中,收获知识和启发。我特别喜欢书中对一些开放性问题的讨论,它并没有给出唯一的答案,而是鼓励读者自己去寻找解决方案,这极大地锻炼了我的独立思考能力和解决问题的能力。这本书不仅仅是关于“控制”的知识,更重要的是,它教会了我如何去“思考”控制,以及如何去“创造”新的控制。

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我必须承认,刚拿到这本书的时候,我曾有过一丝疑虑,担心它会流于泛泛而谈,或者充斥着过时的技术。但翻开扉页,我立刻被其严谨的学术态度和深厚的理论功底所折服。这本书的作者显然是在该领域深耕多年的专家,他们不仅仅是对某个概念的简单介绍,而是深入剖析了其内在的原理和演进过程。从控制系统的基本数学模型建立,到各种先进控制策略的推演,再到具体硬件实现的技术细节,本书都做了详尽而透彻的阐述。我特别欣赏其中对不同控制算法的比较分析,它不仅仅列举了各种算法的优缺点,更重要的是,它会深入分析在不同应用场景下,哪种算法更具优势,为什么。这种带有批判性思维的分析,让我不再是被动地接受知识,而是学会了如何去评估和选择最合适的工具。此外,书中大量的图表和数学推导,虽然一开始看起来有些挑战,但仔细研读后,你会发现它们是支撑整个理论体系的基石。作者的推导过程清晰严谨,逻辑性极强,能够帮助读者建立起对控制理论的深刻理解。对于我这种需要对某个技术领域有深入研究的人来说,这本书无疑提供了一个极佳的起点和坚实的理论基础。我尤其对其中关于模型预测控制(MPC)的部分印象深刻,作者不仅阐述了其核心思想,还详细介绍了其在工业自动化中的实际应用案例,让我看到了理论与实践相结合的巨大潜力。这本书的深度和广度,让我觉得,它不仅仅是一本教材,更像是一本参考工具书,可以反复查阅,每一次阅读都能有新的发现和感悟。

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这本书简直颠覆了我对“学习”这件事的认知。我一直以为,要想掌握一门技术,就必须枯燥地啃厚厚的教材,然后对着晦涩的公式苦思冥想。结果呢?这本书完全打破了这个框架。它不是那种上来就甩给你一堆理论、让你头晕目眩的类型。相反,它更像是一位经验丰富的老师,循循善诱地把你引入一个充满魅力的世界。一开始,我真的对“计算机控制”这个词有点畏惧,总觉得是高深莫测的东西。但读着读着,我发现作者用非常生动形象的比喻,把那些复杂的概念解释得浅显易懂。比如,讲到反馈机制的时候,它竟然能和我们日常生活中控制水龙头、调节空调温度类比,一下子就抓住了核心。而且,它不只是讲“是什么”,更重要的是讲“为什么”和“怎么做”。每介绍一个新的技术点,都会立刻跟着一个具体的应用场景分析,让我明白这个技术到底能解决什么问题,在现实中有什么价值。我甚至觉得,这本书的内容就像一个精心设计的游戏关卡,每完成一个章节,就像解锁了一个新的技能,充满了成就感。我一直担心自己是那种“理论学不好,实践更不行”的人,但这本书的实践指导部分,真的给了我极大的信心。它不是简单地罗列代码,而是会详细解释每一步的逻辑,为什么这么写,这样写会产生什么样的效果。我跟着书上的例子,一步一步操作,看着屏幕上反馈的数据变化,那种醍醐灌顶的感觉,真的是难以言喻。甚至有一些我之前以为很难解决的工程问题,通过这本书的指导,居然有了清晰的思路和可行的解决方案。这不仅仅是学习知识,更是一种解决问题能力的提升。

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