计算机控制技术与系统

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页数:320
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出版时间:2009-7
价格:32.80元
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isbn号码:9787508389349
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机控制
  • 自动化
  • 控制系统
  • 嵌入式系统
  • 单片机
  • PLC
  • 传感器
  • 电机控制
  • 工业控制
  • 智能控制
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具体描述

《计算机控制技术与系统》为普通高等教育“十一五”规划教材。全书共分11章,主要内容有计算机控制系统的基本概念、过程通道、计算机控制系统理论基础、控制算法的模拟化设计方法、控制算法的直接数字设计方法、计算机控制系统现代控制设计方法、总线与接口技术、可靠性与抗干扰技术、计算机控制系统应用软件设计、计算机监控系统的网络与通信和现场总线技术。《计算机控制技术与系统》内容广泛涉及多学科交叉,综合性强,体系完整。书中的实例大多来自电厂及工程实际,旨在体现理论与实践相结合的特点。为帮助读者更好地掌握各部分内容,书中每章后面附有思考题与习题。《计算机控制技术与系统》可作为高等院校电气信息类等相关专业的教材,也可作为控制工程类专业工程硕士及高职高专、函授等院校相关专业的教材,还可供有关教师和工程技术人员,以及对计算机控制系统知识感兴趣的读者参考。

《嵌入式系统设计与应用》 本书聚焦于现代嵌入式系统的设计、开发与实际应用,为读者提供一个全面而深入的学习体验。我们将从嵌入式系统的基本概念、核心架构入手,逐步深入到硬件选型、软件开发、实时操作系统(RTOS)应用、通信协议、以及系统集成与调试等关键环节。 第一部分:嵌入式系统基础 嵌入式系统概述: 什么是嵌入式系统?它与通用计算机系统的区别是什么?嵌入式系统的发展历程、关键技术以及在各行业的广泛应用(如消费电子、工业自动化、医疗设备、汽车电子、物联网等)将进行详细介绍。 嵌入式处理器体系结构: ARM、MIPS、RISC-V 等主流嵌入式处理器的指令集架构、工作原理、流水线技术、缓存机制以及中断处理机制将进行深入剖析。我们将重点关注 Cortex-M 系列等在嵌入式领域广泛应用的处理器。 嵌入式硬件组成: 深入讲解嵌入式系统的基本硬件模块,包括微控制器(MCU)、微处理器(MPU)、存储器(RAM, ROM, Flash)、输入/输出(I/O)接口(GPIO, UART, SPI, I2C, ADC, DAC)、定时器/计数器、DMA 控制器以及各种外围设备(如传感器、执行器、显示屏、键盘等)。 存储器管理: 内存类型(SRAM, DRAM, Flash)、地址空间、内存映射、存储器接口时序以及内存访问效率的优化策略将进行详细阐述。 第二部分:嵌入式软件开发 嵌入式 C/C++ 编程: 掌握嵌入式 C/C++ 语言的关键特性,包括指针、位操作、结构体、联合体、内存分配、库函数以及面向对象在嵌入式开发中的应用。我们将强调嵌入式编程的资源受限性和实时性要求。 交叉编译环境搭建: 学习如何为目标嵌入式平台搭建交叉编译工具链(如 GCC),理解编译器、链接器、汇编器的作用,以及如何配置和使用 Makefiles 或 CMake 进行项目构建。 底层驱动程序开发: 掌握针对特定硬件接口(如 GPIO、UART、SPI、I2C)编写底层驱动程序的方法,理解寄存器操作、中断服务程序(ISR)的设计以及如何实现对硬件的精确控制。 实时操作系统(RTOS)原理与应用: 深入理解 RTOS 的核心概念,包括任务(Task)管理、任务调度(优先级调度、时间片轮转)、任务同步与通信(信号量、互斥锁、消息队列、事件标志)、中断管理以及内存管理。我们将以 FreeRTOS、RT-Thread 等主流 RTOS 为例,讲解其 API 使用和实际项目中的应用。 嵌入式软件架构设计: 介绍常见的嵌入式软件架构模式,如分层架构、事件驱动架构、状态机等,以及如何根据项目需求选择合适的架构,保证软件的可读性、可维护性和可扩展性。 第三部分:嵌入式系统通信与网络 串行通信协议: 详细讲解 UART(异步串行通信)、SPI(串行外设接口)和 I2C(集成电路总线)的工作原理、通信时序、主从模式以及实际应用场景。 网络通信协议: 介绍 TCP/IP 协议栈在嵌入式系统中的应用,包括 Socket 编程、HTTP、MQTT、CoAP 等物联网常用协议,以及 Wi-Fi、Ethernet、Bluetooth 等无线通信技术。 总线与接口技术: 探讨 CAN(控制器局域网)、USB(通用串行总线)、Ethernet 等在嵌入式系统中的应用,以及它们在工业控制、汽车电子和数据传输中的作用。 第四部分:嵌入式系统集成与调试 系统集成: 讲解如何将硬件模块、驱动程序、中间件和应用软件有效地集成到完整的嵌入式系统中,并进行系统配置和参数设置。 嵌入式系统调试技术: 掌握常用的调试工具和方法,包括串口调试、JTAG/SWD 调试器、逻辑分析仪、示波器以及仿真器。学习如何定位和解决硬件和软件中的常见问题。 嵌入式系统性能优化: 探讨 CPU 占用率、内存使用、功耗管理和响应时间等方面的优化策略,以满足嵌入式系统对资源和性能的严格要求。 安全性与可靠性: 介绍嵌入式系统在安全(如数据加密、访问控制)和可靠性(如错误检测与恢复、看门狗)方面的设计考量。 项目实践 本书将通过多个贯穿始终的案例项目,引导读者将理论知识付诸实践。从简单的 LED 控制、按键检测,到复杂的数据采集与传输,再到基于 RTOS 的多任务系统开发,让读者在实际操作中巩固所学,提升解决实际问题的能力。 学习目标 完成本书的学习,读者将能够: 理解嵌入式系统的基本原理和硬件构成。 熟练掌握嵌入式 C/C++ 编程,并能编写底层驱动程序。 理解并应用实时操作系统,开发复杂的嵌入式应用。 掌握嵌入式系统常用的通信协议和接口技术。 具备嵌入式系统的集成、调试和性能优化能力。 能够独立设计和实现一个功能完善的嵌入式系统。 本书适合于计算机科学、电子工程、自动化等相关专业的学生,以及希望进入嵌入式开发领域的软件工程师和硬件工程师。通过系统性的学习,本书将帮助您构建坚实的嵌入式系统知识体系,并为您的职业发展奠定坚实的基础。

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读后感

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用户评价

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初次接触这本书,我原本是抱着学习一些基础控制理论的目的,但读下来后,我发现它的深度和广度远超我的预期。作者在书中不仅仅是讲解了“如何控制”,更深入地探讨了“为什么这样控制”。例如,在关于“稳定性分析”的部分,他并没有直接给出复杂的数学公式,而是通过对各种动态系统的行为进行细致的观察和模拟,来解释不同参数组合对系统稳定性的影响。我特别喜欢他关于“模糊控制”和“神经网络控制”的介绍,这部分内容让我看到了人工智能与传统控制理论的融合,以及它们在解决复杂非线性问题上的巨大潜力。书中举例的智能交通信号灯系统,能够根据实时交通流量动态调整红绿灯时长,从而最大限度地减少拥堵,这让我对未来的城市生活充满了期待。这本书的语言风格十分严谨,但又不失亲切感,作者似乎总是能预见到读者可能遇到的困惑,并提前给出清晰的解答。而且,书中引入的很多前沿概念,比如“自适应控制”和“预测控制”,都让我耳目一新,也为我后续深入研究指明了方向。

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坦白说,这本书的封面设计并没有特别吸引我,甚至一度让我犹豫是否要购买。然而,一旦翻开,我才意识到自己错过了什么。它就像一个宝藏,需要你耐心去挖掘。我尤其欣赏作者在处理“参数辨识”问题时的思路,他并没有简单地罗列各种算法,而是从实际测量误差、噪声干扰等角度出发,分析了不同方法在现实应用中的优劣。这让我对“精确度”和“效率”之间的权衡有了更深刻的认识。书中关于“PID控制器”的讲解,也非常到位,作者从最简单的比例控制开始,逐步引入积分和微分的作用,并且通过大量的仿真结果图,清晰地展示了它们如何协同工作,来达到更优的控制效果。我最印象深刻的是,作者在讨论“系统安全”时,强调了冗余设计和故障诊断的重要性,并给出了一些具体的实现方案,这对于任何一个从事工程领域的人来说,都是极其宝贵的经验。这本书的文字,或许不像某些畅销书那样华丽,但它所传递的知识的深度和实用性,却是毋庸置疑的。

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说实话,我拿到这本书的时候,对“计算机控制”这个概念并没有太深的理解。脑海里只是一些模糊的自动化、机器人之类的印象。但是,这本书彻底改变了我的认知。它以一种非常系统的方式,从最根本的原理讲起,循序渐进地引导读者进入这个领域。我特别欣赏作者对于“模型”的讲解,他用大量图示和通俗易懂的语言,解释了为什么在控制系统中建立准确的模型是如此重要,以及如何根据实际情况选择合适的模型。这一点对我来说非常关键,因为我之前总是觉得,理论和实际应用之间好像总有一道鸿沟。这本书通过大量的实例,比如飞行器的姿态控制、汽车的巡航系统,生动地展示了模型如何被用来预测和优化系统的行为。我最难忘的是关于“鲁棒性”的讨论,作者用了一个非常形象的比喻,把鲁棒性比作是系统在面对“坏天气”(即外部干扰)时的“抗打击能力”。这种解释让我瞬间明白了,为什么有些系统在面对突发情况时还能保持稳定运行,而有些则会瞬间崩溃。这本书的结构设计也很有匠心,每一章都承接上一章的内容,并且为下一章打下基础,整体感觉非常完整和连贯。

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我购入这本书,主要是想了解一下“控制系统”在实际工程中的应用。读完之后,我发现它比我想象的要更具启发性。作者在书中并没有回避一些工程上的难点,反而深入浅出地分析了各种挑战,并给出了相应的解决方案。我特别喜欢他关于“干扰抑制”和“抗饱和”的章节,这些内容直击现实系统中经常遇到的问题。他用“水龙头漏水”的比喻来解释“干扰”,用“交通堵塞”来形容“饱和”,这些生动的例子让我一下子就理解了抽象的概念。书中对于“数字化控制”的探讨,也让我对现代工业的发展有了更清晰的认识。从早期的模拟控制,到如今的数字控制,再到未来的智能化控制,这条发展脉络非常清晰。我最欣赏的部分是作者在介绍“系统集成”时,强调了不同模块之间协同工作的必要性,以及如何通过标准化的接口和协议来实现高效的集成。这本书的结论部分,还对未来控制技术的发展趋势做出了展望,这让我感到十分振奋,也激发了我继续学习和探索的动力。

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这本书,我得说,真的是意外之喜。起初拿到它,是朋友推荐的,我抱着试试看的心态翻了几页。结果发现,它不仅仅是一本关于“计算机控制”的书,更像是一扇通往更深层次理解世界的大门。我尤其喜欢它对一些基础理论的阐述,不是那种枯燥的数学推导,而是用非常直观的比喻和生动的故事来解释,比如关于反馈回路的部分,作者竟然能把复杂的系统稳定性比作是给一个摇摇欲坠的房子加固,通过不断的微调来达到平衡。这种解读方式让我这个非专业人士都能迅速抓住核心概念。而且,书中穿插了大量真实的工业应用案例,从智能家居的温控系统,到大型生产线的自动化流程,都分析得头头是道。我最感兴趣的是关于机器人手臂的控制那一章,它详细讲解了如何通过传感器反馈和算法调整,让原本僵硬的机械臂能够模仿人类手臂的灵活性,甚至可以完成一些精细的手术操作。读完这一部分,我对未来科技的想象力都被极大地拓宽了,感觉自己仿佛置身于一个充满无限可能的科技前沿。这本书的写作风格也十分吸引人,语言流畅,逻辑清晰,而且作者在保持专业性的同时,又融入了自己独特的思考和见解,让我感觉像是在和一个经验丰富的工程师进行一场深入的交流。

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