СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений .................................................................................................................... 13
Предисловие авторов к русскому изданию ................................................................................. 19
Предисловие к первому (английскому) изданию ........................................................................ 22
Сведения об авторах ................................................................................................................... 25
Предисловие переводчика .......................................................................................................... 26
Предисловие редактора перевода ............................................................................................... 29

1. Введение ................................................................................................................................. 31
1.1. Роль вычислительной техники в управлении процессами.....................................................31
1.2. Исторический обзор..............................................................................................................34
1.3. Понятие системы...................................................................................................................37
1.4. Примеры типичных приложений цифрового управления......................................................39
1.5. Руководство для читателя......................................................................................................41

2. Особенности цифрового управления процессами ................................................................... 45
2.1. Управление процессом в реальном времени..........................................................................45
2.2. Примеры задач управления процессами.................................................................................51
2.3. Особенности систем цифрового управления..........................................................................59
2.4. Модельные примеры............................................................................................................. 63
2.5. Заключение........................................................................................................................... 66

3. Описание и моделирование систем ......................................................................................... 67
3.1. Модели, применяемые в управлении.....................................................................................68
3.2. Основы моделирования динамических систем.......................................................................72
3.3. Непрерывные модели динамических систем..........................................................................86
3.4. Дискретные модели динамических систем...........................................................................100
3.5. Управляемость, оценка и наблюдаемость.............................................................................105
3.6. Системы с неопределенностью.............................................................................................110
3.7. Комбинационные и последовательностные сети..................................................................115
3.8. Заключение..........................................................................................................................118

4. Входи выход физических процессов ..................................................................................... 121
4.1. Компоненты интерфейса между процессом и управляющим компьютером.........................122
4.2. Характеристики датчиков....................................................................................................125
4.3. Бинарные и цифровые датчики............................................................................................132
4.4. Аналоговые датчики.............................................................................................................137
4.5. Согласование и передача сигналов.......................................................................................151
4.6. Бинарные (двухпозиционные) исполнительные механизмы.................................................165
4.7. Исполнительные механизмы с электроприводом.................................................................168
4.8. Управляющие клапаны........................................................................................................175
4.9. Заключение..........................................................................................................................177

5. Обработка сигналов .............................................................................................................. 179
5.1. Дискретизация аналоговых сигналов...................................................................................179
5.2. Преобразование аналоговых и цифровых сигналов..............................................................189
5.3. Аналоговая фильтрация.......................................................................................................194
5.4. Цифровая фильтрация.........................................................................................................202
5.5. Основы обработки измерительной информации..................................................................211
5.6. Заключение..........................................................................................................................215

6. Структуры управления .......................................................................................................... 217
6.1. Аналоговые (непрерывные) и дискретные регуляторы.........................................................218
6.2. Релейное управление...........................................................................................................219
6.3. Аналоговые регуляторы........................................................................................................221
6.4. Аналоговый ПИД-регулятор.................................................................................................232
6.5. Реализация ПИД-регулятора................................................................................................238
6.6. Управляющие структуры, основанные на ПИД-регуляторах................................................252
6.7. Границы применения ПИД-регуляторов...............................................................................255
6.8. Обобщенный линейный дискретный регулятор...................................................................261
6.9. Реализация обобщенного дискретного регулятора...............................................................269
6.10. Обратная связь по переменным состояния.........................................................................275
6.11. Заключение........................................................................................................................277

7. Комбинационное и последовательностное управление ......................................................... 279
7.1. Основы теории переключательных схем...............................................................................280
7.2. Принципиальные схемы.......................................................................................................290
7.3. Программируемые логические контроллеры........................................................................294
7.4. функциональные карты........................................................................................................300
7.5. Заключение..........................................................................................................................308

8. Системные шины .................................................................................................................. 311
8.1. Переход от централизованной к распределенной архитектуре.............................................311
8.2. Структура и принципы работы шин.....................................................................................315
8.3. Шина VMEbus (ANSI/VITA 1-1994)......................................................................................332
8.4. Другие стандарты шин.........................................................................................................335
8.5. Заключение..........................................................................................................................337

9. Цифровые коммуникации в управлении процессами ............................................................ 339
9.1. Информация и коммуникации..............................................................................................340
9.2. Модель взаимодействия открытых систем (ВОС).................................................................344
9.3. Физические соединения — физический уровень модели ВОС.............................................351
9.4. Коммуникационные протоколы...........................................................................................366
9.5. Локальные сети....................................................................................................................379
9.6. Коммуникации в управлении техническими процессами.....................................................392
9.7. Шины локального управления (Fieldbus)..............................................................................402
9.8. Применение сетей общего пользования...............................................................................406
9.9. Заключение..........................................................................................................................413

10. Программирование систем реального времени .................................................................... 415
10.1. Общее понятие о процессах................................................................................................416
10.2. Управление системными ресурсами...................................................................................419
10.3. Взаимные исключения и тупики........................................................................................428
10.4. Синхронизация процессов — семафоры и события............................................................435
10.5. Обмен информацией между процессами............................................................................440
10.6. Методы программирования в реальном времени................................................................444
10.7. Языки программирования и операционные системы реального времени............................455
10.8. Заключение........................................................................................................................464

11. Человеко-машинный интерфейс.......................................................................................... 467
11.1. Человеко-машинный интерфейс как элемент системы управления....................................467
11.2. Психологические модели....................................................................................................471
11.3. Человек в сложной системе................................................................................................476
11.4. Оборудование для интерфейса пользователя......................................................................484
11.5. Проектирование интерфейса пользователя.........................................................................487
11.6. Графический интерфейс пользователя. Система X Window...............................................504
11.7. Заключение........................................................................................................................506

12. Системная интеграция.......................................................................................................... 509
12.1. Структурирование систем управления процессами............................................................509
12.2. Интеграция автоматизированных систем управления.........................................................511
12.3. Надежность системы..........................................................................................................516
12.4. Функции автоматизированных систем управления............................................................522
12.5. Внедрение проектов и управление качеством....................................................................533
12.6. Заключение........................................................................................................................538
Приложение
Стандарты и организации по стандартизации ........................................................................... 541
"Проблема 2000" и ее решение в России ................................................................................... 545
Список литературы ................................................................................................................... 549