舰船机械计算机控制技术

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作者:
2018-08
版次: 1
ISBN: 9787121345814
定价: 68.00
装帧: 平装
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 320页
字数: 512千字
正文语种: 简体中文
分类: 工程技术
  • 本书较全面地介绍了计算机控制系统的基本理论和应用,主要包括:计算机控制系统理论基础与设计,单片机及其在舰船机械控制中的应用,可编程控制器及其在舰船机械控制中的应用,网络控制技术等内容。 郭朝有,1976年出生,博士,专业轮机工程,现主要从事船舶动力自动化相关教学和科研,出版教材3部,专著1本,已发表论文30余篇,EI检索8篇。 第1 章 绪论……………………………………………………………………………… 1
    1?? 1 计算机控制系统概述…………………………………………………………… 1
    1?? 1?? 1 计算机控制系统的一般概念………………………………………………… 2
    1?? 1?? 2 计算机控制系统的组成……………………………………………………… 3
    1?? 1?? 3 计算机控制系统的分类……………………………………………………… 5
    1?? 1?? 4 计算机控制系统的特点……………………………………………………… 7
    1?? 2 计算机控制系统发展概况与趋势……………………………………………… 8
    1?? 2?? 1 计算机控制系统发展概况…………………………………………………… 8
    1?? 2?? 2 计算机控制系统的发展趋势………………………………………………… 9
    思考题及习题………………………………………………………………………… 10
    第2 章 计算机控制理论基础…………………………………………………………… 11
    2?? 1 信号的采样与保持…………………………………………………………… 11
    2?? 1?? 1 连续控制系统与计算机控制系统的区别…………………………………… 11
    2?? 1?? 2 采样过程…………………………………………………………………… 12
    2?? 1?? 3 信号保持…………………………………………………………………… 14
    2?? 1?? 4 采样定理…………………………………………………………………… 15
    2?? 2 Z 变换…………………………………………………………………………… 19
    2?? 2?? 1 Z 变换的定义……………………………………………………………… 19
    2?? 2?? 2 常用函数的Z 变换………………………………………………………… 20
    2?? 2?? 3 Z 变换的性质……………………………………………………………… 22
    2?? 2?? 4 Z 反变换…………………………………………………………………… 26
    2?? 3 计算机控制系统的数学描述………………………………………………… 29
    2?? 3?? 1 差分方程…………………………………………………………………… 29
    2?? 3?? 2 脉冲传递函数……………………………………………………………… 34
    2?? 4 计算机控制系统的分析……………………………………………………… 40
    2?? 4?? 1 计算机控制系统的稳定性分析……………………………………………… 40
    2?? 4?? 2 计算机控制系统的稳态误差分析…………………………………………… 45
    2?? 4?? 3 计算机控制系统的性能指标………………………………………………… 47
    思考题及习题………………………………………………………………………… 48
    第3 章 计算机控制系统设计…………………………………………………………… 51
    3?? 1 计算机控制系统模拟化设计………………………………………………… 51
    3?? 1?? 1 模拟控制器的离散化方法…………………………………………………… 52
    3?? 1?? 2 数字PID 控制……………………………………………………………… 55
    3?? 1?? 3 数字PID 控制算法的改进…………………………………………………… 60
    3?? 1?? 4 PID 控制参数的整定……………………………………………………… 64
    3?? 2 基于离散化的设计方法……………………………………………………… 67
    3?? 2?? 1 最少拍计算机控制系统的设计……………………………………………… 68
    3?? 2?? 2 任意广义对象的最少拍控制器设计………………………………………… 73
    3?? 2?? 3 无波纹最少拍计算机控制系统的设计……………………………………… 75
    3?? 3 计算机控制常用算法………………………………………………………… 78
    3?? 3?? 1 大林算法…………………………………………………………………… 78
    3?? 3?? 2 多回路串级控制…………………………………………………………… 81
    3?? 3?? 3 预测控制…………………………………………………………………… 84
    思考题及习题………………………………………………………………………… 91
    第4 章 单片机及其在舰船机械控制中的应用………………………………………… 93
    4?? 1 单片机概述…………………………………………………………………… 93
    4?? 1?? 1 单片机的发展……………………………………………………………… 93
    4?? 1?? 2 单片机的特点……………………………………………………………… 94
    4?? 1?? 3 单片机的应用……………………………………………………………… 94
    4?? 1?? 4 MCS-51 系列单片机………………………………………………………… 95
    4?? 1?? 5 单片机应用系统开发流程…………………………………………………… 96
    4?? 2 MCS-51 系列单片机结构与原理……………………………………………… 97
    4?? 2?? 1 MCS-51 单片机的组成与结构……………………………………………… 97
    4?? 2?? 2 MCS-51 单片机的引脚……………………………………………………… 98
    4?? 2?? 3 MCS-51 单片机存储器配置………………………………………………… 100
    4?? 2?? 4 MCS-51 单片机时钟电路与时序…………………………………………… 103
    4?? 2?? 5 MCS-51 单片机复位电路………………………………………………… 104
    4?? 3 单片机编程基础……………………………………………………………… 106
    4?? 3?? 1 C51 程序概述……………………………………………………………… 106
    4?? 3?? 2 C51 的数据类型与存储类型……………………………………………… 109
    4?? 3?? 3 C51 变量与常量…………………………………………………………… 113
    4?? 3?? 4 C51 常用库函数…………………………………………………………… 115
    4?? 4 单片机的定时/计数器……………………………………………………… 118
    4?? 4?? 1 MCS-51 单片机定时/计数器的结构………………………………………… 118
    4?? 4?? 2 MCS-51 单片机定时/计数器工作方式……………………………………… 120
    4?? 4?? 3 单片机定时/计数应用…………………………………………………… 122
    4?? 5 单片机中断…………………………………………………………………… 123
    4?? 5?? 1 中断的概念……………………………………………………………… 123
    4?? 5?? 2 中断系统结构……………………………………………………………… 124
    4?? 5?? 3 中断的控制……………………………………………………………… 126
    4?? 5?? 4 中断响应………………………………………………………………… 127
    4?? 5?? 5 中断编程实例……………………………………………………………… 129
    4?? 6 单片机串行通信技术………………………………………………………… 130
    4?? 6?? 1 计算机通信的基本概念…………………………………………………… 130
    4?? 6?? 2 MCS-51 单片机串行接口………………………………………………… 132
    4?? 6?? 3 MCS-51 单片机串行口应用范例…………………………………………… 136
    4?? 7 基于单片机的舰船机械监控装置…………………………………………… 138
    4?? 7?? 1 舰船轴功率测量装置……………………………………………………… 138
    4?? 7?? 2 舰船柴油机相继增压控制装置…………………………………………… 140
    ・Ⅱ・ 舰船机械计算机控制技术
    4?? 8 单片机控制系统综合设计…………………………………………………… 140
    4?? 8?? 1 总体设计………………………………………………………………… 141
    4?? 8?? 2 硬件电路设计……………………………………………………………… 141
    4?? 8?? 3 软件设计………………………………………………………………… 144
    4?? 8?? 4 设计总结及功能扩展……………………………………………………… 166
    思考题及习题……………………………………………………………………… 167
    第5 章 可编程控制器及其在舰船机械控制中的应用……………………………… 169
    5?? 1 PLC 概述……………………………………………………………………… 169
    5?? 1?? 1 PLC 的基本概念…………………………………………………………… 169
    5?? 1?? 2 可编程控制器的特点……………………………………………………… 169
    5?? 1?? 3 可编程控制器的应用……………………………………………………… 170
    5?? 2 PLC 的组成与工作原理……………………………………………………… 171
    5?? 2?? 1 PLC 的结构类型…………………………………………………………… 171
    5?? 2?? 2 CPU 模块………………………………………………………………… 172
    5?? 2?? 3 PLC 的扩展模块…………………………………………………………… 174
    5?? 2?? 4 PLC 的工作原理…………………………………………………………… 177
    5?? 2?? 5 I/ O 模块地址分配………………………………………………………… 180
    5?? 3 PLC 程序设计基础…………………………………………………………… 181
    5?? 3?? 1 PLC 的编程语言与程序结构……………………………………………… 181
    5?? 3?? 2 存储器的数据类型与寻址方式…………………………………………… 183
    5?? 3?? 3 S7-200 PLC 的程序开发环境与开发过程…………………………………… 188
    5?? 4 S7-200 PLC 的指令系统…………………………………………………… 191
    5?? 4?? 1 位操作类指令……………………………………………………………… 191
    5?? 4?? 2 定时器指令……………………………………………………………… 196
    5?? 4?? 3 计数器指令……………………………………………………………… 199
    5?? 4?? 4 数据处理指令……………………………………………………………… 201
    5?? 4?? 5 移位操作指令……………………………………………………………… 203
    5?? 4?? 6 数据转换指令……………………………………………………………… 205
    5?? 4?? 7 数据运算指令……………………………………………………………… 209
    5?? 4?? 8 表功能指令……………………………………………………………… 214
    5?? 4?? 9 程序控制类指令…………………………………………………………… 215
    5?? 4?? 10 时钟指令………………………………………………………………… 218
    5?? 4?? 11 中断指令………………………………………………………………… 219
    5?? 4?? 12 高速计数器与高速脉冲输出指令………………………………………… 222
    5?? 4?? 13 PID 指令………………………………………………………………… 230
    5?? 5 PLC 程序设计方法…………………………………………………………… 232
    5?? 5?? 1 梯形图的经验设计法……………………………………………………… 232
    5?? 5?? 2 顺序控制设计法…………………………………………………………… 237
    5?? 6 基于PLC 的舰船机械装置控制……………………………………………… 243
    5?? 6?? 1 变频恒压供水装置………………………………………………………… 243
    5?? 6?? 2 调距桨装置……………………………………………………………… 246
    思考题及习题……………………………………………………………………… 247
    目  录・Ⅲ・
    第6 章 控制网络技术………………………………………………………………… 248
    6?? 1 控制网络概述………………………………………………………………… 248
    6?? 1?? 1 网络拓扑结构……………………………………………………………… 251
    6?? 1?? 2 介质访问控制技术………………………………………………………… 252
    6?? 1?? 3 差错控制技术……………………………………………………………… 254
    6?? 1?? 4 网络协议及其层次结构…………………………………………………… 255
    6?? 2 现场总线CAN ……………………………………………………………… 255
    6?? 2?? 1 CAN 的通信模型…………………………………………………………… 256
    6?? 2?? 2 CAN 的报文及结构………………………………………………………… 257
    6?? 2?? 3 错误类型与界定…………………………………………………………… 262
    6?? 2?? 4 位定时与同步要求………………………………………………………… 263
    6?? 2?? 5 CAN 总线系统位数值表示与通信距离……………………………………… 265
    6?? 3 CAN 总线及其在舰船控制中的应用………………………………………… 266
    6?? 3?? 1 舰船控制常用CAN 总线器件……………………………………………… 266
    6?? 3?? 2 舰船控制典型CAN 总线节点设计………………………………………… 272
    6?? 4 工业以太网…………………………………………………………………… 276
    6?? 4?? 1 工业以太网概述…………………………………………………………… 276
    6?? 4?? 2 工业以太网体系结构……………………………………………………… 279
    6?? 4?? 3 工业以太网基本特性……………………………………………………… 293
    6?? 5 舰船综合平台管理系统……………………………………………………… 298
    6?? 5?? 1 系统功能与组成…………………………………………………………… 298
    6?? 5?? 2 系统网络组成……………………………………………………………… 299
    6?? 5?? 3 工作原理………………………………………………………………… 299
    思考题及习题……………………………………………………………………… 301
    附录A MCS-51 指令表……………………………………………………………… 302
    附录B 西门子PLC 常用指令………………………………………………………… 307
    参考文献………………………………………………………………………………… 311
  • 内容简介:
    本书较全面地介绍了计算机控制系统的基本理论和应用,主要包括:计算机控制系统理论基础与设计,单片机及其在舰船机械控制中的应用,可编程控制器及其在舰船机械控制中的应用,网络控制技术等内容。
  • 作者简介:
    郭朝有,1976年出生,博士,专业轮机工程,现主要从事船舶动力自动化相关教学和科研,出版教材3部,专著1本,已发表论文30余篇,EI检索8篇。
  • 目录:
    第1 章 绪论……………………………………………………………………………… 1
    1?? 1 计算机控制系统概述…………………………………………………………… 1
    1?? 1?? 1 计算机控制系统的一般概念………………………………………………… 2
    1?? 1?? 2 计算机控制系统的组成……………………………………………………… 3
    1?? 1?? 3 计算机控制系统的分类……………………………………………………… 5
    1?? 1?? 4 计算机控制系统的特点……………………………………………………… 7
    1?? 2 计算机控制系统发展概况与趋势……………………………………………… 8
    1?? 2?? 1 计算机控制系统发展概况…………………………………………………… 8
    1?? 2?? 2 计算机控制系统的发展趋势………………………………………………… 9
    思考题及习题………………………………………………………………………… 10
    第2 章 计算机控制理论基础…………………………………………………………… 11
    2?? 1 信号的采样与保持…………………………………………………………… 11
    2?? 1?? 1 连续控制系统与计算机控制系统的区别…………………………………… 11
    2?? 1?? 2 采样过程…………………………………………………………………… 12
    2?? 1?? 3 信号保持…………………………………………………………………… 14
    2?? 1?? 4 采样定理…………………………………………………………………… 15
    2?? 2 Z 变换…………………………………………………………………………… 19
    2?? 2?? 1 Z 变换的定义……………………………………………………………… 19
    2?? 2?? 2 常用函数的Z 变换………………………………………………………… 20
    2?? 2?? 3 Z 变换的性质……………………………………………………………… 22
    2?? 2?? 4 Z 反变换…………………………………………………………………… 26
    2?? 3 计算机控制系统的数学描述………………………………………………… 29
    2?? 3?? 1 差分方程…………………………………………………………………… 29
    2?? 3?? 2 脉冲传递函数……………………………………………………………… 34
    2?? 4 计算机控制系统的分析……………………………………………………… 40
    2?? 4?? 1 计算机控制系统的稳定性分析……………………………………………… 40
    2?? 4?? 2 计算机控制系统的稳态误差分析…………………………………………… 45
    2?? 4?? 3 计算机控制系统的性能指标………………………………………………… 47
    思考题及习题………………………………………………………………………… 48
    第3 章 计算机控制系统设计…………………………………………………………… 51
    3?? 1 计算机控制系统模拟化设计………………………………………………… 51
    3?? 1?? 1 模拟控制器的离散化方法…………………………………………………… 52
    3?? 1?? 2 数字PID 控制……………………………………………………………… 55
    3?? 1?? 3 数字PID 控制算法的改进…………………………………………………… 60
    3?? 1?? 4 PID 控制参数的整定……………………………………………………… 64
    3?? 2 基于离散化的设计方法……………………………………………………… 67
    3?? 2?? 1 最少拍计算机控制系统的设计……………………………………………… 68
    3?? 2?? 2 任意广义对象的最少拍控制器设计………………………………………… 73
    3?? 2?? 3 无波纹最少拍计算机控制系统的设计……………………………………… 75
    3?? 3 计算机控制常用算法………………………………………………………… 78
    3?? 3?? 1 大林算法…………………………………………………………………… 78
    3?? 3?? 2 多回路串级控制…………………………………………………………… 81
    3?? 3?? 3 预测控制…………………………………………………………………… 84
    思考题及习题………………………………………………………………………… 91
    第4 章 单片机及其在舰船机械控制中的应用………………………………………… 93
    4?? 1 单片机概述…………………………………………………………………… 93
    4?? 1?? 1 单片机的发展……………………………………………………………… 93
    4?? 1?? 2 单片机的特点……………………………………………………………… 94
    4?? 1?? 3 单片机的应用……………………………………………………………… 94
    4?? 1?? 4 MCS-51 系列单片机………………………………………………………… 95
    4?? 1?? 5 单片机应用系统开发流程…………………………………………………… 96
    4?? 2 MCS-51 系列单片机结构与原理……………………………………………… 97
    4?? 2?? 1 MCS-51 单片机的组成与结构……………………………………………… 97
    4?? 2?? 2 MCS-51 单片机的引脚……………………………………………………… 98
    4?? 2?? 3 MCS-51 单片机存储器配置………………………………………………… 100
    4?? 2?? 4 MCS-51 单片机时钟电路与时序…………………………………………… 103
    4?? 2?? 5 MCS-51 单片机复位电路………………………………………………… 104
    4?? 3 单片机编程基础……………………………………………………………… 106
    4?? 3?? 1 C51 程序概述……………………………………………………………… 106
    4?? 3?? 2 C51 的数据类型与存储类型……………………………………………… 109
    4?? 3?? 3 C51 变量与常量…………………………………………………………… 113
    4?? 3?? 4 C51 常用库函数…………………………………………………………… 115
    4?? 4 单片机的定时/计数器……………………………………………………… 118
    4?? 4?? 1 MCS-51 单片机定时/计数器的结构………………………………………… 118
    4?? 4?? 2 MCS-51 单片机定时/计数器工作方式……………………………………… 120
    4?? 4?? 3 单片机定时/计数应用…………………………………………………… 122
    4?? 5 单片机中断…………………………………………………………………… 123
    4?? 5?? 1 中断的概念……………………………………………………………… 123
    4?? 5?? 2 中断系统结构……………………………………………………………… 124
    4?? 5?? 3 中断的控制……………………………………………………………… 126
    4?? 5?? 4 中断响应………………………………………………………………… 127
    4?? 5?? 5 中断编程实例……………………………………………………………… 129
    4?? 6 单片机串行通信技术………………………………………………………… 130
    4?? 6?? 1 计算机通信的基本概念…………………………………………………… 130
    4?? 6?? 2 MCS-51 单片机串行接口………………………………………………… 132
    4?? 6?? 3 MCS-51 单片机串行口应用范例…………………………………………… 136
    4?? 7 基于单片机的舰船机械监控装置…………………………………………… 138
    4?? 7?? 1 舰船轴功率测量装置……………………………………………………… 138
    4?? 7?? 2 舰船柴油机相继增压控制装置…………………………………………… 140
    ・Ⅱ・ 舰船机械计算机控制技术
    4?? 8 单片机控制系统综合设计…………………………………………………… 140
    4?? 8?? 1 总体设计………………………………………………………………… 141
    4?? 8?? 2 硬件电路设计……………………………………………………………… 141
    4?? 8?? 3 软件设计………………………………………………………………… 144
    4?? 8?? 4 设计总结及功能扩展……………………………………………………… 166
    思考题及习题……………………………………………………………………… 167
    第5 章 可编程控制器及其在舰船机械控制中的应用……………………………… 169
    5?? 1 PLC 概述……………………………………………………………………… 169
    5?? 1?? 1 PLC 的基本概念…………………………………………………………… 169
    5?? 1?? 2 可编程控制器的特点……………………………………………………… 169
    5?? 1?? 3 可编程控制器的应用……………………………………………………… 170
    5?? 2 PLC 的组成与工作原理……………………………………………………… 171
    5?? 2?? 1 PLC 的结构类型…………………………………………………………… 171
    5?? 2?? 2 CPU 模块………………………………………………………………… 172
    5?? 2?? 3 PLC 的扩展模块…………………………………………………………… 174
    5?? 2?? 4 PLC 的工作原理…………………………………………………………… 177
    5?? 2?? 5 I/ O 模块地址分配………………………………………………………… 180
    5?? 3 PLC 程序设计基础…………………………………………………………… 181
    5?? 3?? 1 PLC 的编程语言与程序结构……………………………………………… 181
    5?? 3?? 2 存储器的数据类型与寻址方式…………………………………………… 183
    5?? 3?? 3 S7-200 PLC 的程序开发环境与开发过程…………………………………… 188
    5?? 4 S7-200 PLC 的指令系统…………………………………………………… 191
    5?? 4?? 1 位操作类指令……………………………………………………………… 191
    5?? 4?? 2 定时器指令……………………………………………………………… 196
    5?? 4?? 3 计数器指令……………………………………………………………… 199
    5?? 4?? 4 数据处理指令……………………………………………………………… 201
    5?? 4?? 5 移位操作指令……………………………………………………………… 203
    5?? 4?? 6 数据转换指令……………………………………………………………… 205
    5?? 4?? 7 数据运算指令……………………………………………………………… 209
    5?? 4?? 8 表功能指令……………………………………………………………… 214
    5?? 4?? 9 程序控制类指令…………………………………………………………… 215
    5?? 4?? 10 时钟指令………………………………………………………………… 218
    5?? 4?? 11 中断指令………………………………………………………………… 219
    5?? 4?? 12 高速计数器与高速脉冲输出指令………………………………………… 222
    5?? 4?? 13 PID 指令………………………………………………………………… 230
    5?? 5 PLC 程序设计方法…………………………………………………………… 232
    5?? 5?? 1 梯形图的经验设计法……………………………………………………… 232
    5?? 5?? 2 顺序控制设计法…………………………………………………………… 237
    5?? 6 基于PLC 的舰船机械装置控制……………………………………………… 243
    5?? 6?? 1 变频恒压供水装置………………………………………………………… 243
    5?? 6?? 2 调距桨装置……………………………………………………………… 246
    思考题及习题……………………………………………………………………… 247
    目  录・Ⅲ・
    第6 章 控制网络技术………………………………………………………………… 248
    6?? 1 控制网络概述………………………………………………………………… 248
    6?? 1?? 1 网络拓扑结构……………………………………………………………… 251
    6?? 1?? 2 介质访问控制技术………………………………………………………… 252
    6?? 1?? 3 差错控制技术……………………………………………………………… 254
    6?? 1?? 4 网络协议及其层次结构…………………………………………………… 255
    6?? 2 现场总线CAN ……………………………………………………………… 255
    6?? 2?? 1 CAN 的通信模型…………………………………………………………… 256
    6?? 2?? 2 CAN 的报文及结构………………………………………………………… 257
    6?? 2?? 3 错误类型与界定…………………………………………………………… 262
    6?? 2?? 4 位定时与同步要求………………………………………………………… 263
    6?? 2?? 5 CAN 总线系统位数值表示与通信距离……………………………………… 265
    6?? 3 CAN 总线及其在舰船控制中的应用………………………………………… 266
    6?? 3?? 1 舰船控制常用CAN 总线器件……………………………………………… 266
    6?? 3?? 2 舰船控制典型CAN 总线节点设计………………………………………… 272
    6?? 4 工业以太网…………………………………………………………………… 276
    6?? 4?? 1 工业以太网概述…………………………………………………………… 276
    6?? 4?? 2 工业以太网体系结构……………………………………………………… 279
    6?? 4?? 3 工业以太网基本特性……………………………………………………… 293
    6?? 5 舰船综合平台管理系统……………………………………………………… 298
    6?? 5?? 1 系统功能与组成…………………………………………………………… 298
    6?? 5?? 2 系统网络组成……………………………………………………………… 299
    6?? 5?? 3 工作原理………………………………………………………………… 299
    思考题及习题……………………………………………………………………… 301
    附录A MCS-51 指令表……………………………………………………………… 302
    附录B 西门子PLC 常用指令………………………………………………………… 307
    参考文献………………………………………………………………………………… 311
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