可编程控制器原理及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:王庭有

出品人:

页数:337

译者:

出版时间:2008-8

价格:35.00元

装帧:

isbn号码:9787118058727

丛书系列:

图书标签:

• PLC
• 可编程控制器
• 工业控制
• 自动化
• 电气工程
• 原理
• 应用
• 编程
• 技术
• 控制系统

《自动控制系统设计与实现》 本书深入探讨了现代工业自动化领域的核心——自动控制系统的设计与实现。本书旨在为读者构建一个扎实的理论基础，并提供丰富的实践指导，使其能够理解、设计和优化各类复杂的自动控制系统。 核心内容概览： 第一部分：自动控制理论基础 1. 系统建模与分析 系统辨识： 介绍如何从实验数据中获取系统的数学模型，包括时域和频域的辨识方法，如脉冲响应法、频率响应法、最小二乘法等。重点讲解模型结构的选择、参数估计以及模型验证。 传递函数与状态空间模型： 详细阐述连续时间与离散时间系统传递函数和状态空间方程的建立、意义和相互转换。分析零极点、增益、时间常数等关键参数对系统性能的影响。 系统时域响应分析： 深入研究系统在单位阶跃、单位脉冲等典型输入下的瞬态响应特性，如超调量、峰值时间、调节时间、稳态误差等。提供分析和预测这些响应的数学工具和图解方法。 系统频域响应分析： 讲解频率响应的概念、Bode图、Nyquist图、Nichols图等绘图方法及其在系统稳定性、动态性能分析中的应用。介绍幅值裕度和相裕度等稳定性判据。 稳定性理论： 全面介绍Routh-Hurwitz稳定性判据、Nyquist稳定性判据、Nyquist-Bode组合判据以及根轨迹法，解析系统稳定性的充要条件和边界情况。 2. 控制器设计 PID控制器设计： 深入讲解比例(P)、积分(I)、微分(D)控制原理及其对系统性能的改善作用。提供多种PID参数整定方法，如Ziegler-Nichols法、临界比例法、衰减震荡法等，并讨论其优缺点和适用场景。 超前/滞后校正： 阐述超前、滞后和超前-滞后校正网络的设计原理、作用和在频域中的实现方式，以及如何通过它们改善系统的相位裕度和闭环性能。 状态反馈控制： 介绍状态反馈控制器的设计思想，包括极点配置方法（Ackermann公式、线性矩阵不等式LMI等），以及其在改善系统动态性能和鲁棒性方面的优势。 观测器设计： 讲解状态观测器（Luenberger观测器）的工作原理，包括全维观测器和降维观测器，以及如何利用观测器估计不可测状态，为状态反馈控制提供必要的状态信息。 现代控制理论： 简要介绍最优控制（如LQR）和鲁棒控制的基本概念，为高级控制策略的应用奠定基础。 第二部分：实际工程应用与实现 1. 数字控制系统 采样与保持： 详细阐述数字控制系统中采样过程的原理，分析采样周期对系统性能的影响，以及保持器的作用。 脉冲传递函数： 讲解离散时间系统的脉冲传递函数建立与分析方法，以及零阶保持器等常见配置的脉冲传递函数形式。 数字控制器设计： 介绍面向数字实现的PID控制器设计（如位置式PID、增量式PID），以及基于脉冲传递函数和离散化方法的控制器设计技术。 数字控制器实现： 讨论数字控制器在DSP、FPGA等硬件平台上的实现技术，包括算法的优化、量化误差分析和处理。 2. 系统性能指标与鲁棒性 性能评估： 综合介绍时域和频域的性能指标，并讨论如何在设计中权衡不同指标（如响应速度、超调量、稳定性裕度、抗扰能力等）。 鲁棒性分析与设计： 引入不确定性模型的概念，分析系统在模型不确定性或外部扰动下的稳定性与性能，并介绍一些基本的鲁棒控制设计思想（如H∞控制的初步概念）。 3. 先进控制技术简介 自适应控制： 介绍自适应控制的基本原理，即控制器参数根据系统状态或性能变化进行调整，以应对系统参数变化或外部环境变化。 模糊逻辑控制： 讲解模糊逻辑控制器的基本构成（模糊化、模糊推理、解模糊），以及其在处理非线性、难以建模系统中的优势。 神经网络控制： 简要介绍利用神经网络进行系统建模或直接实现控制的思想。 4. 工程实践案例 通过具体的工程案例（如机器人关节控制、温度控制系统、电机速度控制系统等），演示自动控制理论在实际问题中的应用过程，包括系统建模、控制器设计、仿真验证和实际调试。 本书特色： 理论与实践相结合： 既提供了深入的理论推导和概念阐释，也结合了实际工程中的应用方法和技术。 系统性与全面性： 涵盖了自动控制领域从基础理论到前沿技术的主要内容，为读者构建完整的知识体系。 易于理解与掌握： 采用清晰的逻辑结构、丰富的图示和详细的讲解，帮助读者逐步掌握复杂的概念。 面向读者： 适用于自动化、电气工程、机械工程、航空航天等相关专业的学生、工程师和研究人员。 通过学习本书，读者将能够系统地掌握自动控制系统的分析、设计和实现方法，为解决复杂的工程问题和推动自动化技术的发展打下坚实的基础。

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这本书的语言风格严谨而不失生动，尤其在讲解 PLC 的硬件组成和电气连接方面，让我感觉非常直观。作者通过大量的实物图片和电路图，清晰地展示了 PLC 各个模块的连接方式和接线规范，这对于初学者来说，可以避免很多不必要的错误。让我印象深刻的是，书中对 PLC 输入/输出（I/O）信号的类型和接口电路进行了详细的讲解，包括数字量输入/输出、模拟量输入/输出等，并且给出了相应的接口电路设计和选型建议。书中还探讨了 PLC 的电源系统设计和保护措施，这对于确保 PLC 系统的稳定运行至关重要。让我觉得这本书特别贴心的是，它还包含了 PLC 软件安装和基础操作的指南，这对于刚刚接触 PLC 的读者来说，能够快速上手。书中还对 PLC 的功耗和散热问题进行了探讨，并提供了相应的解决方案，这对于在恶劣环境下运行的 PLC 系统尤为重要。

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这本书在内容组织方面做得非常出色，逻辑清晰，条理分明。我特别欣赏书中对 PLC 编程语言的讲解，不仅仅是介绍各种指令，更重要的是讲解了编程的思维方式和技巧。书中通过大量的图表和流程图，将复杂的编程逻辑可视化，让学习者更容易理解。让我印象深刻的是，书中对PLC程序结构化编程的介绍，以及如何编写可维护性高、易于调试的程序，这对于大型自动化项目来说至关重要。书中还提供了关于 PLC 维护和故障排除的实用指南，包括如何识别和解决常见的硬件和软件故障，这对于保证自动化系统的长期稳定运行非常有帮助。书中还探讨了 PLC 在机器人控制和运动控制方面的应用，这让我看到了 PLC 在更高级的自动化领域中的潜力。总而言之，这本书内容丰富，讲解深入，既有理论的高度，又有实践的深度，是 PLC 学习者不可多得的参考书籍。

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这本书在讲解 PLC 的通信功能方面做得非常细致。我特别喜欢书中关于 PLC 与上位机（如 PC）之间通信的讲解，包括 RS-232、RS-485、以太网等接口的使用，以及相应的通信协议和驱动程序的配置。书中还对 PLC 与其他 PLC 之间的数据交换进行了详细的介绍，包括点对点通信、主从通信、以及分布式 I/O 等方式。让我印象深刻的是，书中还对 PLC 在工业以太网中的应用进行了深入的探讨，比如 Profinet、Ethernet/IP 等协议的工作原理和应用场景。书中还对 PLC 的远程通信和诊断进行了介绍，这对于实现自动化系统的集中管理和远程维护非常重要。书中还对 PLC 的网络安全问题进行了探讨，并提供了相应的安全防护措施。总的来说，这本书在通信技术方面的内容非常全面，能够帮助读者掌握 PLC 的通信核心技术。

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在阅读过程中，我发现这本书在理论深度和实践广度上都做得相当出色。特别值得称赞的是，书中对PLC安全性和可靠性方面的讨论。作者并没有回避PLC在实际应用中可能遇到的各种问题，比如网络安全威胁、硬件故障、以及人为操作失误等，并给出了相应的应对策略。例如，书中详细讲解了PLC程序的备份与恢复、冗余设计的应用、以及故障报警和诊断机制的建立。这些内容对于确保自动化系统的稳定运行和生产过程的安全至关重要，也体现了作者的严谨和负责任的态度。此外，书中还探讨了PLC在不同行业领域的应用，比如在食品饮料、汽车制造、新能源等行业中，PLC是如何解决特定的自动化难题的。这些案例分析不仅丰富了我们的知识储备，也为我们解决实际工程问题提供了宝贵的参考。我特别喜欢书中关于“智能制造”和“工业4.0”背景下PLC角色的探讨，这让我对PLC的未来发展趋势有了更深的理解，也看到了PLC技术与人工智能、大数据等前沿技术的融合潜力。书中提供的参考文献和进一步阅读建议，也为我们提供了继续深入学习的途径。

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这本书的封面设计简约大气，让我一眼就觉得内容一定扎实。拿到书后，迫不及待地翻阅，其中关于PLC的基本原理讲解部分，真是细致入微。作者并没有停留在概念的层面，而是深入浅出地剖析了PLC的硬件架构，比如CPU模块、输入/输出模块、电源模块等各自的功能和工作方式，甚至还对不同品牌、不同型号的PLC在这些硬件设计上的差异进行了比较，这对于初学者来说，无疑是打下了坚实的基础。让我印象特别深刻的是，书中对指令系统的介绍，并非枯燥的罗列，而是通过大量生动形象的实际案例，比如简单的开关控制、定时器应用、计数器功能等，来讲解各种指令的用法和编程思路。特别是当讲解到梯形图编程时，书中配图清晰，步骤详尽，一步步指导读者如何将实际的控制需求转化为PLC程序，这一点我感觉非常实用，完全不同于我之前看过的那些只停留在理论讲解的教材。而且，书中还穿插了一些PLC在工业自动化领域应用的案例分析，比如在生产线上的应用、在水处理系统中的应用等等，这些案例既能帮助我们理解PLC的强大功能，又能激发我们学习的兴趣，让我觉得这本书不仅仅是一本技术手册，更是一本能够引导我们进入自动化世界的神奇钥匙。它的逻辑性非常强，从最基础的知识点开始，层层递进，让每一个学习者都能循序渐进地掌握PLC的核心技术，这一点对于我这个非科班出身的人来说，更是弥足珍贵。

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这本书的语言风格非常友好，即便是对于一些非常专业的技术名词，作者也能用通俗易懂的语言来解释，让人不会感到望而生畏。我尤其喜欢书中关于“从零开始构建一个PLC控制系统”的章节，它就像一个完整的项目实操指南，从需求分析、硬件选型、到程序设计、系统调试，每一步都讲解得非常详细。书中提供了大量的源代码示例，并且这些示例都经过了精心设计，能够直接应用于实际的工程中，大大节省了我们自己摸索的时间。让我感到惊喜的是，书中还包含了对PLC通信网络拓扑结构以及网络故障排除的详细指导，这对于构建稳定可靠的自动化通信系统至关重要。书中还讨论了 PLC 在节能降耗方面的应用，比如如何通过优化控制策略来减少能源消耗，这在当前能源日益紧张的社会环境下，具有非常重要的现实意义。同时，书中也对PLC在物联网（IoT）和工业互联网（IIoT）中的应用进行了前瞻性的探讨，让我对PLC的未来发展有了更清晰的认识。总的来说，这本书的实践性非常强，能够真正帮助读者将理论知识转化为实际技能。

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我发现这本书在讲解 PLC 编程的逻辑和结构化方面做得非常出色。作者不仅仅是教你如何使用各种指令，更重要的是教会你如何构建一个清晰、易于理解和维护的程序。书中对子程序、函数块、以及全局变量和局部变量的使用进行了详细的介绍，这对于编写大型、复杂的 PLC 程序非常有帮助。让我印象深刻的是，书中对 PLC 程序调试的技巧和方法进行了深入的探讨，比如如何使用在线监视、断点调试、以及变量跟踪等功能来快速定位和解决程序中的错误。书中还对 PLC 的存储器组织和管理进行了详细的讲解，这对于理解 PLC 的工作原理和优化程序性能非常重要。书中还对 PLC 的故障诊断和维护进行了详尽的介绍，包括如何通过 PLC 的报警信息来判断故障原因，以及如何进行硬件和软件的维修。总的来说，这本书在程序设计和调试方面给了我很大的启发。

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我发现这本书在讲解 PLC 的应用方面，不仅仅是停留在理论层面，而是提供了大量的实际案例和解决方案。作者通过分析不同行业、不同场景下的自动化需求，展示了 PLC 是如何被用来解决实际问题的。我特别喜欢书中关于 PLC 在物料搬运自动化中的应用，比如如何利用 PLC 控制输送带、升降机、以及 AGV 车辆等。书中还对 PLC 在包装自动化中的应用进行了详细的介绍，比如如何利用 PLC 控制包装机的各种动作，实现高效、精准的包装。让我印象深刻的是，书中还对 PLC 在过程控制领域的应用进行了深入的探讨，比如如何利用 PLC 控制温度、压力、流量等参数，实现精确的过程控制。书中还对 PLC 在运动控制方面的应用进行了介绍，比如如何利用 PLC 控制伺服电机和步进电机，实现精确的运动控制。总的来说，这本书在应用方面内容非常丰富，能够帮助读者了解 PLC 在各个领域的强大能力。

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这本书的价值远不止于基础知识的普及。我尤其欣赏书中对于高级应用和系统集成部分的深入探讨。作者并没有局限于单一PLC的编程，而是将目光放到了整个自动化系统的层面，详细讲解了PLC与其他设备，如人机界面（HMI）、变频器、伺服驱动器等如何进行通信和协同工作。书中对不同通信协议，例如Modbus RTU、Modbus TCP/IP、Profinet等进行了详尽的介绍，不仅说明了它们的原理，更提供了实际的通信配置和故障排除方法，这一点对于实际项目开发至关重要。让我眼前一亮的是，书中还涉及了SCADA系统和MES系统的基本概念，以及PLC在其中的角色和作用，这让我在学习PLC的同时，也能对整个工业自动化体系有一个更宏观的认识。书中的案例分析也更加复杂和贴近实际，比如针对复杂生产流程的自动化控制设计，包括多台PLC之间的协同工作、数据的高效采集与传输、以及远程监控和诊断等。这些内容极大地拓宽了我的视野，让我看到了PLC技术在现代工业中的无限可能。虽然有些内容对初学者来说可能稍显挑战，但作者的讲解方式非常清晰，通过图文并茂的方式，将复杂的概念变得易于理解。书中还提供了一些实用的编程技巧和优化方法，比如如何提高程序运行效率、如何进行故障诊断和维护等，这些都是在实际工作中非常宝贵的经验。

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这本书在案例分析部分做得非常细致。我特别喜欢书中关于 PLC 在智能楼宇自动化中的应用。作者详细讲解了如何利用 PLC 实现照明控制、空调控制、安防监控等功能，并且提供了相应的硬件选型和程序设计思路。书中还对 PLC 与其他智能家居设备的联动进行了探讨，这让我在学习 PLC 的同时，也能对智能家居的整体架构有一个更深的理解。让我感到意外的是，书中还对 PLC 在水产养殖自动化中的应用进行了介绍，比如如何利用 PLC 实现水质监测、增氧控制、投喂管理等。这些非常规的应用案例，不仅拓宽了我的知识面，也让我看到了 PLC 技术在各个行业的广阔应用前景。书中还提供了关于 PLC 远程监控和管理的技术，这对于提高自动化系统的管理效率和降低维护成本非常有价值。总的来说，这本书的内容非常充实，案例丰富，能够帮助读者全面了解 PLC 的应用。

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