计算机控制技术6-1
常用计算机控制技术
指标要求。
05
计算机控制系统性能评价与优化 方法
性能评价指标体系建立
稳定性指标
衡量系统在不同条件下的稳定性，如超调量、 调节时间等。
准确性指标
评价系统输出与期望输出之间的误差，如均 方误差、最大误差等。
快速性指标
反映系统对输入信号的响应速度，如上升时 间、峰值时间等。
鲁棒性指标
表征系统对参数摄动和外部扰动的抵抗能力。
自适应性
神经网络控制技术能够自适应地学习和调整控制策略，适应生产过 程的变化和不确定性。
并行处理
神经网络控制技术具有并行处理的能力，能够同时处理多个输入信 号和控制任务，提高控制系统的实时性和效率。
04
计算机控制系统设计与实现方法
系统需求分析
功能需求
明确系统需要实现的控制功能，如数据采集、处理、 输出等。
其他领域应用案例
1 2
医疗设备控制
通过计算机控制技术，实现医疗设备的精准控制、 数据分析和远程监控等功能。
航空航天领域
计算机控制技术可应用于航空航天领域，实现飞 行器的自动驾驶、导航定位、故障诊断等功能。
3
农业自动化
通过计算机控制技术，实现农业生产的自动化、 智能化，提高农业生产效率和质量。
THANKS
发展历程
自20世纪50年代以来，随着计算机技 术的飞速发展，计算机控制技术也经 历了从模拟控制到数字控制，从单机 控制到网络控制的发展历程。
应用领域及现状
应用领域
计算机控制技术广泛应用于工业自动化、智能制造、智能交通、智能家居、航 空航天等领域。
现状
目前，计算机控制技术已经成为现代工业自动化的重要支撑，实现了生产过程 的高度自动化和智能化，提高了生产效率和产品质量。
计算机控制技术
计算机控制技术计算机控制技术是一种集计算机、控制、传感器、执行器等技术于一体的先进技术，它充分利用现代计算机和控制理论，将数据处理和自动控制相结合，实现对各种过程的自动调节控制，广泛应用于工业、农业、商业、医疗以及机场、交通等领域。
一、计算机控制技术的发展历程计算机控制技术的发展历程可以追溯到1960年代，当时美国的空间计划需要研究开发一种新的计算机控制技术，在这个研究过程中，人们发现了数字控制机床，这是第一款用计算机实现自动控制的机床。
从此以后，计算机控制技术得以广泛应用。
1970年代，计算机技术的发展和进步推动了控制技术的飞速发展，出现了工业控制计算机和可编程控制器（PLC），用它可以完成对机器和工艺的自动控制。
随着计算机控制技术的不断发展，出现了更为高级的数字信号处理器，这种处理器可以对控制数据进行实时处理和计算，从而更为准确地实现对工艺的控制。
二、计算机控制技术的分类根据控制对象的不同，计算机控制技术可以分为以下几类：1、过程控制过程控制是一种用计算机实现对工艺过程的控制技术，它可以实现对工艺参数的实时监控，及时调整，从而保证产品质量。
例如，化工、冶金、纺织等行业都需要用到过程控制技术。
2、制造自动化控制制造自动化控制是一种用计算机控制技术实现对生产流程的自动化控制技术。
它可以通过编程控制机器人、自动化流水线等设备，从而提高生产效率，降低生产成本。
3、工程控制工程控制是一种用计算机控制技术实现对工程项目的控制技术，例如，用计算机控制技术实现对道路、桥梁、建筑物等工程项目的施工，从而提高工程建设的效率和质量。
三、计算机控制技术的应用计算机控制技术在各个领域都有着广泛的应用，例如：1、工业制造计算机控制技术在工业制造领域有着广泛的应用，例如，数字控制机床、机器人、自动化流水线等设备都是用计算机控制技术实现了自动化控制。
2、交通运输计算机控制技术在交通运输领域也有着广泛的应用，例如，用计算机控制技术实现地铁、公交车等公共交通工具的运营、交通信号灯的控制等。
《计算机控制技术》习题答案
《计算机控制技术》（机械工业出版社范立南、李雪飞）习题参考答案第1章1．填空题(1) 闭环控制系统，开环控制系统(2) 实时数据采集，实时决策控制，实时控制输出(3) 计算机，生产过程(4) 模拟量输入通道，数字量输入通道，模拟量输出通道，数字量输出通道(5) 系统软件，应用软件2．选择题(1) A (2) B (3) C (4) A (5) B3．简答题(1) 将闭环自动控制系统中的模拟控制器和和比较环节用计算机来代替，再加上A/D转换器、D/A转换器等器件，就构成了计算机控制系统，其基本框图如图所示。
计算机控制系统由计算机（通常称为工业控制机）和生产过程两大部分组成。
工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两部分。
生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置。
(2)操作指导控制系统：其优点是控制过程简单，且安全可靠。
适用于控制规律不是很清楚的系统，或用于试验新的数学模型和调试新的控制程序等。
其缺点是它是开环控制结构，需要人工操作，速度不能太快，控制的回路也不能太多，不能充分发挥计算机的作用。
直接数字控制系统：设计灵活方便，经济可靠。
能有效地实现较复杂的控制，如串级控制、自适应控制等。
监督计算机控制系统：它不仅可以进行给定值的控制，还可以进行顺序控制、最优控制、自适应控制等。
其中SCC+模拟调节器的控制系统，特别适合老企业的技术改造，既用上了原有的模拟调节器，又可以实现最佳给定值控制。
SCC+DDC的控制系统，更接近于生产实际，系统简单，使用灵活，但是其缺点是数学模型的建立比较困难。
集散控制系统：又称分布式控制系统，具有通用性强、系统组态灵活，控制功能完善、数据处理方便，显示操作集中，调试方便，运行安全可靠，提高生产自动化水平和管理水平，提高劳动生产率等优点。
缺点是系统比较复杂。
计算机集成制造系统：既能完成直接面向过程的控制和优化任务，还能完成整个生产过程的综合管理、指挥调度和经营管理的任务。
计算机控制技术目录(研究生)
一、绪论（2~4学时）1.计算机控制系统的一般概念2.计算机控制系统的分类3.计算机控制系统的设计与实现4.计算机控制系统的发展概况与趋势二、总线技术（4~6学时）1.计算机总线的一般概述2.计算机总线的体系结构3.内部总线4.外部总线三、输入输出接口技术（4~6学时）1.模拟量输出接口2.模拟量输入接口3.开关量输入输出接口4.人机接口四、数据通信技术（4~6学时）1.数据通信的基础知识2.数据通信设备3.数据通信中的检错与纠错五、计算机网络技术（6~8学时）1.计算机网络概述2.计算机局域网络3.计算机网络互连及其协议4.控制系统中计算机网络体系结构六、控制策略（8~10学时）1.数字滤波和数据处理2.数字PID控制算法3.基于数字PID控制的多回路控制系统4.模型预测控制5.模糊控制6.控制策略的工程实现七、控制系统软件（4~6学时）1.计算机控制系统软件概述2.计算机操作系统3.实用数据结构4.计算机控制系统应用软件5.商品化的工业控制软件简介八、数据库技术（4~6学时）1.计算机控制系统与数据库2.数据库技术概述3.计算机控制系统中的数据库4.基于关系模型的数据库5.关系数据库的设计和应用6.数据库的接口设计九、计算机集散系统（DCS）（4~6学时）1.计算机集散控制系统(DCS)概念2.计算机集散控制系统的体系结构3.计算机集散控制系统的硬件结构4.计算机集散控制系统中的软件技术5.DCS通讯接口6.计算机集散控制系统及应用的发展趋势十、计算机控制系统的设计与实施（6~8学时）1.过程计算机控制系统设计原则和步骤2.过程计算机控制系统的设计与实施3.计算机控制系统的抗干扰与可靠性技术4.过程计算机控制系统的应用实例十一、现场总线技术（6~8学时）1.现场总线概述简介、发展与趋势、技术特点、优点、FCS2.现场总线标准七层模型、物理层标准、其它层次协议3.目前几类有影响的现场总线FF、Lonworks、HART、CAN 、Profibus等4.现场总线的应用举例十二、计算机集成控制系统CIMS简介（4~6学时）1.概述CIMS的概念、流程CIMS与离散CIMS之比较2.流程工业CIMS的体系结构功能结构及递阶层次、ERP与MES、间歇方式的影响3.核心问题及关键技术系统集成、系统优化、环境集成、功能集成4.设计举例。
计算机控制技术电子图表6
Initialization end 初始化结束
图6-13 软件初始化框图
LED 3 COM
LED 4 COM
图 6-5 LED静 态 显 示 硬 件 译 码 接 口 电 路
+5V
D0
D0
Q0
D1
D1
Q1
D2
D2
Q2
D3
D3 U1 Q3
D4
D 4 374 Q 4
D5
D5
Q5
D6
D6
Q6
D7
D7
Q7
OC CLK
PO RT0
A2 A3 A4
A B
Y0 Y1
Y2
C 138 Y 3
延时Wait time＞37us
Display ON/OFF control 显示控制 RS RW D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 00 0 00 1 D C B
延时Wait time＞100us
Display clear 清除显示 RS RW D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 00 0 00 0 0 0 1
IO W A5
GA GB
Y4 Y5 Y6
A6
G 1 Y7
+5V
PO RT 7
CLK
D0
D0
Q0
D1
D1 U2 Q1
D2
D2 374 Q 2
D3
D3
Q3
OC
COM
1B
1C
2B
2C
1413
3B
3C
4B
4C
GND
dp g f e d c b a dp g f e d c b a dp g f e d c b a dp g f e d c b a
计算机控制技术陈国定第六章课后答案
计算机控制技术陈国定第六章课后答案
应用程序基本分类为：
①过程监视程序；
②数据处理程序；
③控制算法及执行机构控制程序；
④故障自诊断程序。
第一节
测量数据预处理
一、线性化处理程序设计
三种线性化的处理方法：
计算法
查表法
折线法
1．计算法
若测量数据与转换的电信号有明确的数学表达式，且该表达式又便于计算，则可利用计算机强大的计算功能将该表达式转换为线性关系后再进行计算。
对于开平方的非线性关系，常用牛顿迭代公式进行线性化处理。
2．查表法
所谓查表法，就是预先编制一张表格，把有非线性关系的两个参数按一定顺序置于表内，然后通过查表程序根据被测参数的值最终查出所需的结果。
3．折线法(局部线性化法)
在实际工作中，除了上述非线性参数关系可以用数学式表达或有序表格表示的情况外，还有许多参数的非线性规律只能通过一条曲线来表示对于这种场合常用折线法及非线性插值逼近法来解决。
《计算机控制技术》第6章 直接数字控制
R(z )
1
1
z 1
如果
D(z)We(z) a0 a1z1 a2z2
则有
U(z)
D(z)We(z)R(z)
a0
a1z 1 a2z 2 1 z 1
a0 (a0 a1)z1 (a0 a1 a2)z2 (a0 a1 a2)z3
6.2 最少拍无纹波计算机控制系统的设计
c(在t)采样点之
间产生波动。这样一个波动的控制量作用在广义对
象上，系统输出必然发生纹波。如果输入偏
差 e(k) 0 ，保持器的输入脉冲序列为一恒定值，那 么输出量 c(t) 就不会在非采样点间产生纹波。
6.2 最少拍无纹波计算机控制系统的设计
6.2.1 单位阶跃输入最少拍无纹波系统的设计 已知单位阶跃输入的变换
③ 将 G(z)
、We(z) 代入式
D(z)
1 We(z) G(z )We(z )
进行Z变换运算，即可求出数字控制器的脉冲传递
函数D(z)。
④ 根据结果，求出输出序列及其响应曲线等。
6.1 最少拍计算机控制系统的设计
【例】被控对象的传递函数
Wd(s )
2
s(1 0.5s )
采样周期 T 0.5s ，采用零阶保持器，试设计在单 位速度输入时的最少拍数字控制器。
(1 z1)(1 f1z1) 1 az1(1 0.717z1)
a 0.5824
f1 0.4176
6.2 最少拍无纹波计算机控制系统的设计
D(z )
1 We(z) We(z )G(z )
1.5826(1 0.368z 1) (1 0.4716z 1)
U(z) D(z)E(z ) D(z )We(z )R(z )
计算机控制系统中的网络与通信技术
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本节主要内容
计算机控制技术
D
C
B
A
计算机局域网
E
*
*
6.1 .1计算机网络的定义
计算机控制技术
计算机网络是指把若干台地理位置不同且具有独立功能的计算机或设备，通过通讯设备和线路相互连接起来，以实现信息的传输和资源共享的一种计算机系统。
网络中的各台计算机或设备（或称为节点）之间相互通信 ，并能实现资源共享。
*
*
6.1.2 计算机网络的分类（2）
计算机控制技术
按网络的拓朴结构分类
网络拓扑结构定义： 在计算机通信网络中，网络的拓扑(Topology)结构是指网络中的各台计算机、设备之间相互连接的方式。
1
2
*
*
6.1.2 计算机网络的分类（3）
按网络的拓朴结构分类：
计算机控制技术
星形网 : 以一台中心处理机为主而构成的网络，其他入网的计算机仅与该中心处理机之间有直接的物理链路，中心处理机采用分时的方法为入网机器服务。
02
缺点：一旦有一个中继器出现故障，就会导致环路的断路，使全网限于瘫痪，另外因为它是共用通信线路，所以不适用于信息流量大的场合。
03
*
*
6.1.4 计算机局域网络（9）
计算机控制技术
混合形结构 混合形结构是将上述各种拓补混合起来的结构，常见的有树形、环星形等。
闭合回路
计算机
环星形结构示意图
*
*
*
*
6.1.2 计算机网络的分类（6）
按信息交换方式分类
计算机控制技术
报文交换网：
分组交换网：
计算机控制技术教学大纲
计算机控制技术教学大纲一、教学目标1. 了解计算机控制技术的基本概念和发展历程。
2. 熟悉计算机控制系统的组成和工作原理。
3. 掌握计算机控制技术在工业生产中的应用。
4. 能够运用计算机控制技术进行实际操作和问题解决。
二、教学内容1. 计算机控制技术概述1.1 计算机控制技术的定义和特点1.2 计算机控制技术的分类和应用领域1.3 计算机控制技术的发展历程2. 计算机控制系统结构与组成2.1 控制系统的基本组成2.2 控制系统的功能和作用2.3 控制系统的分类和特点3. 计算机控制系统的工作原理3.1 控制系统的输入输出设备3.2 控制系统的逻辑运算和控制算法3.3 控制系统的软件和硬件设计4. 计算机控制技术在工业生产中的应用4.1 PLC控制技术及应用4.2 CNC控制技术及应用4.3 SCADA控制技术及应用5. 计算机控制技术实验5.1 PLC控制系统实验5.2 CNC控制系统实验5.3 SCADA控制系统实验三、教学方法1. 理论教学与实践相结合，注重理论联系实际。
2. 多媒体教学和实验教学相结合，提高教学效果。
3. 引导学生积极参与课堂讨论和互动，激发学习兴趣。
4. 定期组织学生进行实验操作和项目设计，培养实际操作能力。
四、教学评价1. 期中考试：占总成绩30%2. 期末考试：占总成绩40%3. 实验报告：占总成绩20%4. 课堂表现：占总成绩10%五、教学参考书目1. 《计算机控制技术导论》，李明著，机械工业出版社2. 《先进制造技术与计算机控制》，王志强著，清华大学出版社3. 《PLC原理与应用》，刘强著，电子工业出版社六、教学安排1. 每周一、三、五上午9:00-11:30，理论课程2. 每周二、四下午1:30-4:00，实验课程七、教学督导1. 教师应定期进行学生学习情况跟踪，及时发现和解决问题。
2. 学生对教学内容和教学方法有异议，可向教师或相关部门反映，共同改进。
以上为《计算机控制技术教学大纲》，供参考。
计算机控制技术。pdf
计算机控制技术
计算机控制技术是现代工业生产中的重要技术之一，它通过计算机对生产设备进行实时监控和控制，以提高生产效率、产品质量和安全性。
随着计算机技术的不断发展，计算机控制技术的应用范围越来越广泛，已经成为现代工业生产中不可或缺的一部分。
计算机控制技术主要涉及计算机硬件、软件、网络和自动化等多个领域，其核心是利用计算机对生产设备进行精确的控制和管理。
通过计算机控制技术，可以实现设备的自动化运行、生产过程的智能化监控和管理，提高生产效率、降低能耗、减少人力成本。
在工业生产中，计算机控制技术主要应用于以下几个方面：
1、自动化生产线控制：通过计算机控制技术，实现对自动化生产线的精确控制和管理，提高生产效率和质量。
2、智能监控与管理：利用计算机控制技术，对生产过程进行实时监控和管理，及时发现和解决生产中出现的问题，提高生产安全性和稳定性。
3、能源管理：通过计算机控制技术，实现对工厂能源的智能化管理，提高能源利用效率，降低能耗成本。
4、故障诊断与预测：利用计算机控制技术，对设备进行实时监测和故障诊断，及时发现和预测设备可能出现的问题，减少设备维修和维护成本。
随着技术的不断发展，计算机控制技术的应用范围还将不断扩大，其未来发展趋势将主要表现在以下几个方面：
1、物联网技术的应用：随着物联网技术的不断发展，计算机控制技术将与物联网技术相结合，实现对工厂设备的全面感知和智能化管理。
2、云计算技术的应用：云计算技术的应用将为计算机控制技术提供更加高效、灵活的数据存储和处理能力，进一步提高生产效率和管理水平。
最新《计算机控制技术》习题参考答案(完整版)
《计算机控制技术》习题参考答案(完整版)------------------------------------------作者xxxx------------------------------------------日期xxxx《计算机控制技术》（机械工业出版社范立南、李雪飞）习题参考答案第1章1.填空题(1) 闭环控制系统,开环控制系统（2) 实时数据采集，实时决策控制,实时控制输出(3) 计算机，生产过程(４) 模拟量输入通道,数字量输入通道,模拟量输出通道，数字量输出通道(5）系统软件，应用软件2．选择题(1) A (2) Ｂ（３) C （４） A (5）Ｂ3．简答题(1) 将闭环自动控制系统中的模拟控制器和和比较环节用计算机来代替，再加上A/D转换器、D／Ａ转换器等器件，就构成了计算机控制系统,其基本框图如图所示.计算机控制系统由计算机（通常称为工业控制机)和生产过程两大部分组成。
工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两部分。
生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置。
(2）操作指导控制系统:其优点是控制过程简单,且安全可靠。
适用于控制规律不是很清楚的系统,或用于试验新的数学模型和调试新的控制程序等。
其缺点是它是开环控制结构，需要人工操作，速度不能太快,控制的回路也不能太多,不能充分发挥计算机的作用。
ﻩ直接数字控制系统:设计灵活方便,经济可靠。
能有效地实现较复杂的控制，如串级控制、自适应控制等。
监督计算机控制系统：它不仅可以进行给定值的控制,还可以进行顺序控制、最优控制、自适应控制等。
其中SCC+模拟调节器的控制系统，特别适合老企业的技术改造，既用上了原有的模拟调节器，又可以实现最佳给定值控制．SCC+DＤＣ的控制系统，更接近于生产实际，系统简单,使用灵活，但是其缺点是数学模型的建立比较困难.集散控制系统：又称分布式控制系统,具有通用性强、系统组态灵活,控制功能完善、数据处理方便，显示操作集中,调试方便,运行安全可靠,提高生产自动化水平和管理水平,提高劳动生产率等优点．缺点是系统比较复杂.计算机集成制造系统：既能完成直接面向过程的控制和优化任务，还能完成整个生产过程的综合管理、指挥调度和经营管理的任务。
[工学]计算机控制技术
![[工学]计算机控制技术](https://img.taocdn.com/s3/m/926cac83fd0a79563c1e72e2.png)
§6.1控制系统可靠性概述 二、可靠性的基本概念
(1)故障率λ(失效率)：
表示单位工作时间内发生故障的次数。
失效次数 ｎ
λ＝
＝
总工作时间 Σti
(2)维护率μ(失效率)：
表示单位维护时间内修复的次数。
维护次数 ｎ
μ＝
＝
总维护时间 ΣTi
§6.1控制系统可靠性概述 二、可靠性的基本概念
(3)平均故障间隔时间MTBF ：
三、抗干扰技术
2.过程通道抗干扰技术
A.串模干扰及其抑制方法 （2）串模干扰的抑制方法 一般情况下，串模干扰均比被测信号变化快， 故常用二级阻容低通滤波网络作为模/数转换器的输 入滤波器。当被测信号变化较快时，应相应改变网 络参数，以适当减小时间常数。
三、抗干扰技术 2.过程通道抗干扰技术
A.串模干扰及其抑制方法 （2）串模干扰的抑制方法
(3).睡眠抗干扰 通过执行睡眠指令让CPU进入睡眠状态。
(4).软件陷阱 通过执行睡眠指令让CPU进入睡眠状态。
§6.2 硬件系统的可靠性技术
三、抗干扰技术
1.CPU抗干扰技术
常采用Watchdog(看门狗)来实现发生故障时自 动复位的功能。
MAX1232微处理器监控电路给微处理器提供辅助 功能以及电源供电监控功能。MAX1232通过监控 微 处理器系统电源供电及监控软件的执行，来增强电 路的可靠性，它提供一个反弹的(无锁的)手动复位 输入。
§6.2 硬件系统的可靠性技术
二、部件及系统级的可靠性设计技术 （1）采用高质量的主机 （2）采用模块化、标准化、积木化结构 （3）采用冗余技术 （4）采用双机系统 （5）电磁兼容性设计 （6）故障自动检测与诊断技术 （7）其他措施
计算机控制技术实验指导书11版(修)
目录第一部分I386EX 系统板介绍 (1)第一章I386EX系统板概述 (1)第二章I386EX系统板的硬件操作环境 (2)第三章联机软件说明 (3)第四章I386EX系统板的资源分配 (12)第二部分实验教程 (14)实验一系统认识及程序调试练习 (14)实验二D/A转换实验 (18)实验三A/D转换实验 (21)实验四最小拍控制系统 (26)实验五积分分离PID控制 (29)实验六大林算法控制 (33)第一部分i386EX 系统板介绍第一章i386EX 系统板概述1.1 系统简介“TD-ACC+”教学实验系统，其基本配置就含有一个开放式的模拟实验平台和一组先进的虚拟仪器，可以高水平地支持自动控制原理的实验教学，若再选配“i386EX 系统板”，就还可以开展“80X86 的计算机控制技术”的实验教学。
i386EX 系统板是一种基于intel386EX嵌入式微处理器的控制机，它以嵌入式应用为中心，可以满足大多数技术领域的需要，是当今微机应用及嵌入式技术发展的主流。
配置了“i386EX 系统板”的“TD-ACC+自动控制原理/计算机控制技术”教学实验系统其构成主要包括：i386EX 系统、开放式的模拟实验平台、一组先进的虚拟仪器以及新编的自动控制原理实验教程和80X86 计算机控制技术实验教程。
整个实验系统的结构框图如下页所示。
1.2 i386EX 系统板的特点1. 采用先进的嵌入式微处理器采用INTEL公司新推出的32位嵌入式处理器i386EX，使该嵌入式控制计算机功能达到了最优化。
它功耗小，将许多经常使用的外围接口如8259、8254、8250和8237等集成到芯片内部，内部为32位总线，外部为16位数据总线，保持与标准的32位80386CPU相同的指令系统，具有64MB的寻址能力。
2. 总线标准和工业PC104-ISA标准兼容该控制计算机具有24MHz的工作频率，128KB的程序存储器和128KB的数据存储器，满足复杂计算机控制和嵌入式应用的要求。
计算机控制技术第6章剖析
式（6-5）称为加rNi00权1rir算11术r2平均 值rN 滤1 波图算6-5法加。权平均滤波法程序流程图
加权平均滤波法程序流程如图6-5所示。
6.1.4 中值滤波法
中值滤波法是在某一采样时 刻，连续采样 N次检测信 号x1，x2，…，xN，通常 N取奇 数，一般情况下N =3或5。然后将这些采样 排序，选择大小居中的数 据作为有效信号的方法。
y
1
N 1
x(k i)
N i0
（6-4）
式中， x（i）是第i次采样值，N是采样次数，是N个采 样值的算术平均值，式（6-4）称为算术平均值滤波算 法。
从式（6-4）可见，算术平均滤波法的特点是各次采样值 都在某一数值邻域内上下波动，即有一平均值的信号， 因此它适用于平滑对称性噪声等信号，例如流量、液 位等。
6.1 数字滤波
6.1.1 惯性滤波法
常用RC低通滤波器如图6-1所示，其微分方程如下:
T0
dy dt
y(t)
x(t)
（6-1）
图6-1 RC低通滤波器
用一阶向后差分代替微分，得
y(k) Qx(k) (1 Q) y(k 1)
（6-2）
式中，Q为滤波系数（其值通常远小于1）;x（k）为第k
次采样值;y（k）为第k次滤波结果 的输出值;y（k-1）
①把 N次采样值按照从大到小或者从小到大的顺序排序。
②采用中值滤波，去掉最大值和最小值。
③对其余的N -2个采样值取算术平均值，作为滤波的输 出值。
其滤波算式如下表示（由小到大排序）
假设 x1≤x2≤…≤xn
通常 3≤ n≤5
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第六章 微型计算机控制系统的设计
第二节 微型计算机控制系统的软件
微型计算机控制系统中的软件分为: 微型计算机控制系统中的软件分为 – 应用软件
应用软件随应用领域的不同而不同。目前，在微 型计算机控制系统中，应用软件除控制生产过程 之外，还对生产过程实现管理 按功能分： 控制程序 数据采集及处理程序 巡回检测程序 数据管理程序
第六章 微型计算机控制系统的设计
第二节 微型计算机控制系统的软件
– 应用程序的设计步骤
问题定义 程序设计 编码 把源程序转换成微型计算机能执行的指令代码 调试 利用诸如断点、单步跟踪以及模拟运行等手段 检查程序的正确性 改进和再设计 根据现场运行情况对原设计作修改，或者为了 扩充功能对程序进行改进和补充。
程 图
否 硬件错否? 完成否? 完成否? 是 写入EPROM 否
否
是 结束设计
第六章 微型计算机控制系统的设计
第二节 微型计算机控制系统的软件
微型计算机控制系统中的软件分为: 微型计算机控制系统中的软件分为 – 系统软件
为了提高微型计算机使用效率、扩大功能、为用 户使用维护和管理微型计算机提供方便专门设计 的一类程序
1. 确定控制任务，进行系统总体控制方案设计 确定控制任务， 第一：要从系统构成上考虑，是采用开环控 制还是闭环控制。 第二：考虑执行机构采用什么方案，是采用 电机驱动、液压驱动还是其他方式驱动，比 较各种方案，择优而用。 第三：考虑是否有特殊控制要求。
第六章 微型计算机控制系统的设计
2. 确定控制算法
第六章 微型计算机控制系统的设计
2. 设计特点
在进行微机控制系统设计时，系统设计人 员必须把系统要执行的任务和应具备的功能合 理地分配给硬件和软件来实现，做到合理权衡 硬件、软件的配置，并尽量节省机器时间和内 存空间。硬件设计主要采用大规模集成电路。
第六章 微型计算机控制系统的设计
第一节 微机控制系统的设计的一般步骤
第六章 微型计算机控制系统的设计
第二节 微型计算机控制系统的软件
– 应用程序的设计步骤 通常先绘制流程图，然后进行程序设计 – 程序设计方法
模块程序设计法 结构程序设计法
第六章 微型计算机控制系统的设计
第二节 微型计算机控制系统的软件
高级语言和汇编语言的混合编程 – 注意问题：
接口方式 命名约定 调用时约定
估算及分配I/O口,存储器 容量及外围设备
计 步 骤
画系统工艺流程图
流 程 图
第六章 微型计算机控制系统的设计
硬件设计 软件设计
I/O口的具体分配
画系统程序框图
控
系统部件的详细设计 编制源程序
制 系 统
部件芯片老化 筛选和测试
汇编
设 计 步
形成目标程序
布线及安装
骤 流
调试硬件 是 系统试运行 调试和仿真
第六章 微型计算机控制系统的设计
4. 系统总体设计
（1）估计内存容量、进行内存分配 （2）过程通道和中断处理方式的确定 （3）系统总线的选择 （4）操作台的控制
第六章 微型计算机控制系统的设计
5. 硬件和软件的具体设计
（1）硬件设计：根据系统总体框图，设计 ）硬件设计： 出系统电气原理图，再按照电气原理图着 手元件的选购和开始施工设计工作。 （ 2） 软件设计 ： ①实时性。 ②针对性。 ） 软件设计： ③灵活性和通用性。 ④可靠性 如图所示。
第六章 微型计算机控制系统的设计
第二节 微型计算机控制系统的软件
微型计算机控制系统的研制工具 – 研制工具主要有
微型计算机开发系统(MDS) 联机仿真器(ICE) 模拟仿真程序等
第六章 微型计算机控制系统的设计
第六章 微型计算机控制系统的设计
6.1 控制系统设计的一般步骤 6.2 微机控制系统的软件 6.3 常用应用程序设计 常用应用程序设计 6.4 微机控制系统设计举例一 6.5 微机控制系统设计举例二
第六章 微型计算机控制系统的设计
1. 设计的基本要求 （1）系统操作性能要好 （2）通用性好、便于扩充 （3）可靠性要高 ①采用双机系统。 ②采用集散控制系统。
第六章 微型计算机控制系统的设计
6. 系统联调 系统联调是要把已调好的各程序功能 块按照总体设计要求连成一个完整的程序。 程序调试完成后，还要进行在线仿真，然 后进行试运行。经过一段考机和试运行后， 即可投入正式运行。
第六章 微型计算机控制系统的设计
开 始
控 制
控制对象的功能和工作过程分析
系 统 设
（1）确定算法能否满足控制速度、精度和系 统稳定性的要求。 （2）确定某些情况下要进行修改与补充。 （3）确定为设计、调试方便，可将控制算法 作合理的简化，逐步将控制算法完善，直到获 得最好的控制效果。
第六章 微型计算机控制系统ห้องสมุดไป่ตู้设计
3. 选择微型计算机和外围设备
（1）较完善的中断系统 （2）足够的存储容量 （3）完备的输入输出通道和实时时钟 （4）字长 （5）速度 （6）指令种类和数量 （7）寻址范围和寻址方式 （8）内部存储器的种类和数量
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第二节 微型计算机控制系统的软件
应用程序的语言选择及设计步骤： 应用程序的语言选择及设计步骤： – 语言选择 汇编语言或高级语言 – 应用程序的设计步骤
问题定义 要明确微型计算机完成哪些任务及执行什么程 序，决定输入／输出的形式，决定与接口硬件 电路的连接配合以及出错处理方法 程序设计 利用程序对任务作出描述，即编写源程序
– 应用软件
用户为完成特定的任务而编写的各种程序的总称
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第二节 微型计算机控制系统的软件
微型计算机控制系统中的软件分为: 微型计算机控制系统中的软件分为 – 系统软件
操作系统 语言加工系统
– – – – – 编辑程序 编译程序 连接、装配程序 调试程序 子程序库
诊断系统