物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù) 彭力
定 價：49 元
叢書名：普通高等教育物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)系列教材
- 作者：彭力
- 出版時間：2024/1/1
- ISBN：9787111733768
- 出 版 社：機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TP18
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
物聯(lián)網(wǎng)工程是計算機、控制、通信等學科交叉的跨學科專業(yè)。本書主要從物聯(lián)網(wǎng)中所需要的控制技術(shù)、計算機控制的基礎(chǔ)知識、過程控制的理論技術(shù)和方法以及基于各種實際控制系統(tǒng)應(yīng)用背景的工程分析與設(shè)計等方面，帶領(lǐng)讀者深入淺出地體會物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)的過程。本書語言簡明，注重應(yīng)用，理論與實際相結(jié)合，遵循“理論-擴展-應(yīng)用”的過程，章節(jié)中對應(yīng)地方都有公式、定理輔佐，有利于學習。
本書可作為高等院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)“物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)”課程的教材，也可作為計算機、電子信息、機械類專業(yè)本科生學習自動控制技術(shù)的參考書。
本書遵循教指委相關(guān)指導文件和高等院校學生學習規(guī)律編寫而成。踐行四新理念，融入思政元素，注重理論與實踐相結(jié)合。
前 言
當前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線通信、嵌入式、單片機、集成電路、傳感器技術(shù)、計算機、自動化等技術(shù)的快速發(fā)展，已經(jīng)成為新經(jīng)濟模式的引擎，特別是智能制造的迫切需求，物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合自動控制技術(shù)有可能帶動多個傳統(tǒng)行業(yè)進入一個嶄新的世界，它所涉及的新技術(shù)領(lǐng)域非常廣闊，如農(nóng)業(yè)、工業(yè)、商業(yè)、建筑、汽車、環(huán)保、交通運輸、自動化、機械設(shè)計、醫(yī)學、安防、物流、海運、漁業(yè)等，成為國家經(jīng)濟發(fā)展的重大戰(zhàn)略需求。
物聯(lián)網(wǎng)不能只停留在監(jiān)測監(jiān)視上，在其廣泛的應(yīng)用過程中更需要及時地反饋、決策和控制；同時，作為一個完整的系統(tǒng)，應(yīng)該具備檢測、傳輸以及處理顯示之后的控制部分。對于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學生來說，其知識結(jié)構(gòu)中應(yīng)該具有控制技術(shù)方面的知識，基于這個目的，本書力求在有限的學時內(nèi)凝練控制技術(shù)的精華，補足學生這方面的知識需求，完成會分析、能設(shè)計、有創(chuàng)新這三大任務(wù)。另外，為方便學生進一步求學深造，本書增加了運動控制、過程控制、計算機控制的內(nèi)容，豐富了物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)，使其更加完整。同時，本書致力于培養(yǎng)學生以我國科學發(fā)展為己任的愛國意識，加深學生對人類命運共同體的理解，引導學生樹立正確的科學價值觀，培養(yǎng)良好的學習態(tài)度，增加自我完善、終身學習的意識。
第1章闡述了物聯(lián)網(wǎng)中所需要的控制技術(shù)，從經(jīng)典控制到現(xiàn)代控制，從計算機控制到網(wǎng)絡(luò)控制，力求使控制技術(shù)融入物聯(lián)網(wǎng)的各種應(yīng)用中，讓學生逐步學會利用控制技術(shù)分析和設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)的控制器，學會分析控制效果的方法和掌握校正技術(shù)。第2章重點講述了計算機控制技術(shù)的基礎(chǔ)知識，包括計算機控制系統(tǒng)的組成和特點、計算機控制中使用的技術(shù)方法，特別是系統(tǒng)校正設(shè)計方法，主要是以工控機為核心構(gòu)成控制系統(tǒng)，分析其軟硬件系統(tǒng)和控制器設(shè)計，如PID控制、純滯后系統(tǒng)控制等。同時，結(jié)合工業(yè)局域網(wǎng)，介紹分散型控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。第3章結(jié)合實際控制系統(tǒng)應(yīng)用背景，介紹了基于電氣控制的多種控制工程分析和設(shè)計方法。第4章以電機為背景介紹了其中的運動控制技術(shù)，這為大規(guī)模部署智能小車如AGV等應(yīng)用提供了技術(shù)支持。第5章介紹了過程控制的理論技術(shù)和方法，從實際需求出發(fā)比較詳細地介紹了過程控制系統(tǒng)的實現(xiàn)。第6章介紹了物聯(lián)網(wǎng)控制應(yīng)用中的一些最新技術(shù)，包括面向互聯(lián)網(wǎng)和無線局域網(wǎng)絡(luò)的智能家居、反應(yīng)釜罐裝系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)、物流倉儲控制系統(tǒng)等典型系統(tǒng)中的建模分析和設(shè)計，為學生學習物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)應(yīng)用和設(shè)計提供指導和實踐。同時，本書各章配有相應(yīng)的例題和習題，可進一步加深學生對內(nèi)容的理解。
本書由江南大學物聯(lián)網(wǎng)工程學院的彭力教授編寫，江南大學的謝林柏教授、聞繼偉副教授、吳治海副教授、李穩(wěn)高工、馮偉工程師，無錫太湖學院的姚湘副教授、彭巖講師，以及許多研究生等參加了資料整理工作，在此向他們表示感謝。同時感謝物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)工程中心（江南大學）、江蘇省物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)重點實驗室的大力支持。
本書可作為高等院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)“物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)”課程的教材，也可作為計算機、電子信息、機械類專業(yè)本科生學習自動控制技術(shù)的參考書。
本書配有電子課件和MATLAB控制系統(tǒng)實驗，選用本書作為授課教材的教師可登錄機械工業(yè)出版社教育服務(wù)網(wǎng)（www.cmpedu.com）注冊后下載。
編 者
高等院校教師
前言
第1章 物聯(lián)網(wǎng)控制基礎(chǔ)1
1.1 概述1
1.2 線性系統(tǒng)的時域分析法4
1.2.1 時域分析法介紹4
1.2.2 時域性能指標5
1.2.3 一階系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)7
1.2.4 二階系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)9
1.2.5 高階系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)和簡化分析12
1.2.6 自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析及代數(shù)判據(jù)13
1.2.7 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析17
1.3 線性系統(tǒng)頻域分析法27
1.3.1 頻域特性的基本概念27
1.3.2 頻率特性的表示方法28
1.3.3 典型環(huán)節(jié)的頻率特性30
1.3.4 控制系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性37
1.3.5 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析38
1.3.6 頻域分析法中的系統(tǒng)性能指標41
1.4 線性系統(tǒng)的校正法42
1.4.1 校正的基本概念42
1.4.2 串聯(lián)校正典型環(huán)節(jié)特性45
1.4.3 頻域法設(shè)計串聯(lián)校正環(huán)節(jié)46
習題47
第2章 計算機控制系統(tǒng)48
2.1 計算機控制系統(tǒng)概述48
2.1.1 計算機控制系統(tǒng)組成48
2.1.2 計算機控制系統(tǒng)特點49
2.2 常規(guī)及復雜控制技術(shù)54
2.2.1 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計步驟54
2.2.2 數(shù)字控制器的離散化設(shè)計技術(shù)58
2.2.3 PID控制62
2.2.4 純滯后系統(tǒng)控制70
2.3 分散型測控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)74
2.3.1 分散型控制系統(tǒng)74
2.3.2 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)76
2.3.3 計算機集成制造系統(tǒng)79
2.4 計算機控制系統(tǒng)設(shè)計與實施81
2.4.1 計算機控制系統(tǒng)設(shè)計原則82
2.4.2 計算機控制系統(tǒng)設(shè)計步驟84
習題86
第3章 電氣控制87
3.1 低壓電器87
3.1.1 接觸器87
3.1.2 繼電器91
3.1.3 熔斷器94
3.1.4 低壓開關(guān)和低壓斷路器95
3.2 電氣控制電路的基本原則和基本環(huán)節(jié)99
3.2.1 電氣控制電路的繪制99
3.2.2 三相異步電動機的起動控制105
3.2.3 三相異步電動機的轉(zhuǎn)動方向及轉(zhuǎn)速控制109
3.2.4 三相異步電動機的制動控制112
3.2.5 其他典型控制環(huán)節(jié)114
3.3 可編程控制器116
3.3.1 可編程控制器的產(chǎn)生與發(fā)展116
3.3.2 可編程控制器的特點和分類117
3.3.3 S7-200系列PLC內(nèi)部元器件119
3.3.4 S7-200系列PLC的編程語言122
3.4 現(xiàn)場總線控制124
3.4.1 概述124
3.4.2 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的設(shè)計和組態(tài)126
3.4.3 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的應(yīng)用134
習題136
第4章 運動控制137
4.1 運動控制系統(tǒng)概述137
4.2 電機組成和控制原理138
4.2.1 直流電動機組成的系統(tǒng)及其控制原理138
4.2.2 晶閘管整流器-直流電動機系統(tǒng)138
4.2.3 PWM變換器-電動機系統(tǒng)141
4.2.4 不可逆PWM變換器-電動機系統(tǒng)142
4.2.5 可逆PWM變換器-電動機系統(tǒng)144
4.2.6 有靜差的轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速145
4.2.7 無靜差的轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速151
4.2.8 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成156
4.2.9 晶閘管-直流電動機系統(tǒng)的可逆電路160
4.2.10 晶閘管-電動機系統(tǒng)的回饋制動161
4.2.11 基于異步電機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)163
4.2.12 轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)163
4.3 運動控制系統(tǒng)設(shè)計166
4.3.1 反饋控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析與設(shè)計166
4.3.2 反饋控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)分析與設(shè)計168
習題171
第5章 過程控制172
5.1 過程控制的基本概念172
5.1.1 過程控制系統(tǒng)的概念和設(shè)計目標172
5.1.2 過程控制系統(tǒng)組成173
5.1.3 控制系統(tǒng)分類173
5.1.4 常用控制算法175
5.2 過程控制特性175
5.2.1 被控過程的分類175
5.2.2 過程建模方法176
5.2.3 描述過程特性的關(guān)鍵參數(shù)177
5.2.4 控制閥178
5.2.5 控制器的“正反作用”179
5.2.6 過程控制系統(tǒng)的性能指標180
5.3 過程控制方法182
5.3.1 串級控制182
5.3.2 比值控制186
5.3.3 均勻控制188
5.3.4 選擇控制189
5.3.5 分程控制190
5.4 過程控制系統(tǒng)設(shè)計191
習題193
第6章 物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)案例分析194
6.1 智能家居系統(tǒng)194
6.1.1 智能家居系統(tǒng)的設(shè)計194
6.1.2 智能家居系統(tǒng)的功能199
6.2 智能制造-間歇反應(yīng)過程控制方案設(shè)計201
6.2.1 被控對象工藝流程簡介201
6.2.2 自動控制系統(tǒng)設(shè)計203
6.2.3 自控方案設(shè)計205
6.3 智慧交通-AGV控制調(diào)度系統(tǒng)216
6.3.1 概述216
6.3.2 系統(tǒng)總體方案與設(shè)計218
6.4 智慧物流分揀系統(tǒng)224
6.4.1 概述224
6.4.2 分揀系統(tǒng)的RFID設(shè)計225
6.4.3 電動機及變頻器的選取和工作原理226
6.4.4 通信協(xié)議229
參考文獻230
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