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出版者:陕西西安电子科技大学

作者:贺哲荣，石帅军主

出品人:

页数:333

译者:

出版时间:2006-3

价格:32.00元

装帧:

isbn号码:9787560616490

丛书系列:

图书标签:

• PLC
• 可编程逻辑控制器
• 工业控制
• 自动化
• 程序设计
• 实用案例
• 技术手册
• 电气工程
• 工业自动化
• 编程技巧
• 控制系统

《工程控制系统原理与应用》 本书旨在为广大工程技术人员、在校学生以及对自动化控制领域感兴趣的读者提供一套系统、深入的学习资源。本书内容涵盖了现代工程控制系统的基础理论、核心组件、设计方法以及实际应用，力求做到理论与实践相结合，帮助读者建立扎实的理论基础，并掌握解决实际工程问题的能力。 内容概述： 第一部分：控制系统基础理论 控制系统概述： 本部分将从宏观层面介绍控制系统的定义、基本组成（传感器、控制器、执行器）、分类（开环与闭环控制、线性与非线性控制、连续与离散控制等）及其在现代工业和日常生活中的重要性。我们将探讨控制系统的基本目标，如稳定性、精确性、鲁棒性和快速响应。 数学建模： 深入讲解如何对物理系统进行数学建模，这是设计和分析控制系统的基础。我们将涵盖不同类型系统的建模方法，包括： 微分方程和传递函数： 建立线性时不变（LTI）系统的微分方程描述，并推导其传递函数，理解系统输入输出之间的代数关系。 状态空间表示： 介绍状态空间方法，特别适用于描述多输入多输出（MIMO）系统和非线性系统，分析系统的内部动态。 系统辨识： 探讨如何从实验数据中辨识系统模型，适用于模型已知信息不完整的场景。 系统时域分析： 分析系统在不同激励下的动态响应特性。 典型输入信号： 重点分析单位阶跃响应、单位斜坡响应、单位脉冲响应和正弦稳态响应。 性能指标： 学习和掌握描述系统性能的关键指标，如超调量、调节时间、稳态误差、峰值时间和上升时间，并理解它们与系统参数的关系。 稳定性判据： 介绍Routh-Hurwitz判据、Nyquist判据、根轨迹法等，用于判断系统的稳定性，理解稳定性的必要性和充分条件。 系统频域分析： 从频率响应的角度分析系统特性。 频率响应： 讲解如何通过输入正弦信号来分析系统的幅度和相位响应。 Bode图和Nyquist图： 学习绘制和解读Bode图（幅频特性和相频特性）和Nyquist图，掌握它们在分析系统稳定性和性能方面的应用。 频率域性能指标： 引入带宽、增益裕度和相位裕度等概念，用于评估系统的频率响应特性和稳定性储备。 第二部分：控制器设计与实现 经典控制器： 详细介绍PID（比例-积分-微分）控制器的原理、结构和参数整定方法。 P控制器： 分析比例作用对系统响应的影响。 PI控制器： 讲解积分作用如何消除稳态误差，以及可能带来的积分饱和问题。 PID控制器： 深入阐述微分作用如何预测误差趋势，改善动态响应，并介绍各种PID整定方法，如Ziegler-Nichols法、临界比例法等，以及它们在不同应用中的适用性。 现代控制理论： 极点配置（Pole Placement）： 介绍如何通过状态反馈来任意配置闭环系统的极点，从而达到期望的系统性能。 能控性与能观性： 理解能控性和能观性的概念，它们是实现极点配置和状态观测器的前提。 状态观测器（State Observers）： 讲解如何设计状态观测器来估计系统中未直接测量的状态变量，这是实现状态反馈控制的关键。 线性二次调节器（LQR）： 介绍LQR的设计方法，它通过优化一个二次型性能指标来获得最优的反馈增益，实现系统性能的最优。 数字控制系统： 采样定理： 深入理解奈奎斯特-香农采样定理，以及过采样和欠采样的影响。 离散时间系统建模： 学习如何将连续时间系统转换为离散时间系统，以及Z变换在分析离散系统中的应用。 离散控制器设计： 介绍离散PID控制器、零极点匹配设计、脉冲响应不变法等离散控制器设计方法。 数模转换与模数转换： 讲解ADC和DAC在数字控制系统中的作用和选择考虑因素。 第三部分：工程应用与实践 典型工程应用案例： 电机调速系统： 讲解如何设计控制器实现直流电机或交流电机的精确速度控制。 温度控制系统： 以工业炉或空调系统为例，展示如何设计控制器实现温度的稳定控制。 位置控制系统： 介绍机器人手臂、数控机床等应用中的位置和轨迹跟踪控制。 液位与压力控制系统： 分析化工、水处理等行业中的液位和压力控制设计。 系统集成与调试： 硬件选型： 介绍传感器、执行器、控制器（如工业PC、专用控制器）的选择原则和技术指标。 软件开发： 探讨控制算法在嵌入式系统或工控机上的实现，以及常用的开发工具和语言。 系统调试技巧： 分步讲解如何进行系统集成前的准备、集成过程中的注意事项以及调试中常见问题的排查和解决思路。 先进控制技术简介（可选）： 自适应控制： 简要介绍自适应控制的概念，适用于系统参数随时间变化的场景。 模糊控制： 介绍基于模糊逻辑的控制原理，适用于难以建立精确数学模型的系统。 神经网络控制： 简要提及利用神经网络实现智能控制的方法。 本书特色： 结构清晰，逻辑严谨： 从基础理论到高级应用，层层递进，帮助读者逐步掌握复杂概念。 理论与实践并重： 强调数学建模和分析工具的应用，同时通过丰富的工程案例展示理论在实际中的落地。 语言通俗易懂： 尽量避免过于专业的术语，使用清晰的语言解释抽象概念，使广大读者易于理解。 重点突出： 在关键概念和核心技术上进行深入阐述，确保读者能够抓住学习的重点。 面向工程应用： 聚焦工程实际中的常见问题和解决方案，为读者解决实际工作中的挑战提供指导。 通过学习本书，读者将能够理解和掌握现代工程控制系统的设计原理、分析方法和应用技术，为在机械、电气、自动化、化工、航空航天等领域从事相关工作打下坚实的基础。

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作为一名高校自动化专业的学生，我一直在寻找一本既能满足课堂理论学习，又能对接实际工业生产需求的教材。这本书完美地填补了这个空白。它的章节组织非常贴合现代工业控制的需求，从基础I/O配置到复杂的运动控制和网络通信，层层递进，逻辑严密。与我之前使用的那些偏重于特定品牌、内容老旧的教材相比，这本书的内容更新速度明显更快，它涵盖了当前工业界非常关注的“工业物联网（IIoT）”初步概念与PLC的集成应用，这一点非常具有前瞻性。书中的案例代码都经过了精心的设计和验证，无论是用于课程设计还是毕业设计，都具有极高的参考价值。特别是它对程序优化的讨论，如何降低扫描时间、如何有效利用内存，这些都是课堂上老师不常深入讲解，但对未来工程师至关重要的技能。这本书无疑是我大学阶段最重要的一本专业读物，它让我对所学知识的应用场景有了更清晰的认识。

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这本书的深度和广度都超出了我的预期，对于有一定经验的工程师来说，它提供了一个绝佳的“查漏补缺”的机会。我之前一直停留在比较基础的编程应用层面，对于高级功能如PID控制和通信协议的应用了解得比较零散。然而，这本书系统地梳理了这些高级主题，尤其是在模拟量处理和变频器控制方面的章节，简直是干货满满。作者不仅讲解了理论基础，还详细介绍了如何通过编程实现精确的温度或压力控制，并给出了具体的代码逻辑和参数设置建议。更让我惊喜的是，它还涉及了HMI（人机界面）的设计与PLC的集成，这一点在很多同类书籍中是比较少见的。阅读过程中，我能明显感觉到作者的专业素养和丰富的工程实践经验，他分享的很多“陷阱”和优化技巧，都是书本上学不到的。这本书的排版清晰，图文并茂，即便是一些复杂的时序图和数据结构，也能通过清晰的图示快速理解。这是一本能真正提升我解决复杂工业自动化问题能力的参考手册。

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我是一名在设备维修岗位工作了多年的技术员，对编程软件的操作还算熟悉，但总觉得自己的知识体系不够系统化，尤其是在程序设计规范上比较随意。读了《流行PLC实用程序及设计》之后，我最大的收获是建立了一套严谨的设计思维。书中关于程序文档化、命名规范以及错误处理机制的章节，对我触动很大。以前写程序图省事，现在我开始强迫自己按照书中推荐的结构来重构老旧的程序，发现维护性和可读性大大提高了。这本书的特色在于，它不仅教你怎么“做”，更教你怎么“做好”。它强调的不是功能实现，而是工程质量。比如，在处理紧急停止和安全互锁逻辑时，书里提供的多种冗余设计思路，让我对安全编程的重要性有了更深刻的理解。此外，它对不同品牌PLC之间指令集差异的对比分析也非常到位，帮助我拓展了对整个PLC生态的认识。这本书不愧是“实用”二字，它让我从一个单纯的“操作工”向一个“系统设计师”转变，价值无可估量。

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这本书在系统性地讲解PLC核心技术的同时，还巧妙地融入了对整个自动化项目生命周期的理解，这一点是我之前阅读的其他技术手册所不具备的。它不仅仅是一本编程指南，更像是一本项目实施的方法论。比如，书中关于项目启动阶段的硬件选型考量、调试阶段的仿真验证技巧，以及后期维护的诊断流程，都描述得非常细致入微。特别是调试部分，作者分享了许多在实际现场才能遇到的“怪现象”及其排查步骤，这些经验的价值远超书本上的理论知识。对于项目经理或者资深系统集成商来说，这本书能帮助他们把控项目风险，确保交付质量。我特别欣赏它对“软件工程”思想在PLC开发中应用的强调，这使得我们不再局限于单机功能的实现，而是要考虑整个系统的健壮性和可扩展性。总而言之，这是一本集理论深度、工程实践和前沿视野于一体的权威著作，对提升个人在工业自动化领域的综合竞争力大有裨益。

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这本书简直是为我这种初入自动化领域的新人量身定制的！我一直觉得PLC编程是个高深莫测的领域，各种指令和逻辑让我望而却步。但是，《流行PLC实用程序及设计》这本书的叙述方式非常亲和，它没有一开始就堆砌复杂的理论，而是从最基础的梯形图逻辑入手，用大量的实例来解释每一个概念。书里对西门子、三菱等主流品牌的PLC都有涉及，这让我感到非常实用，因为我们公司用的就是三菱的FX系列。尤其是它对程序结构化和模块化设计的讲解，让我明白了如何写出清晰、易于维护的代码，而不是那种一团乱麻的代码。书中很多实用的程序段落可以直接拿来参考，比如简单的启停控制、定时器和计数器的应用，这些都是日常工作中经常会遇到的场景。作者的讲解深入浅出，即便是对电气控制有基本了解的读者也能很快上手。我特别欣赏的是它对常见故障排除思路的分析，这比单纯学习编程更重要，它教会了我如何像一个真正的工程师一样去思考问题。这本书绝对是入门PLC开发的必备工具书，让我对未来的学习和工作充满了信心。

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