《控制系统设计》PPT课件
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运料小车控制系统设计PPT课件
步处于活动状态时，执行相应的非存储型动作，不处于 活动状态时则停止执行。
.
9
四、步的概念
3、步的动作
步的动作分为存储型、非存储型两种： 存储型：指那些需要在若干个步中都应为“ON”的动作，
在顺序功能图中，可以根据需要用置位指令S来将置 “ON”，用复位指令R来复位 。 非存储型：指那些只在步处于活动步时才为“ON”的动 作，当步转为非活动步时，动作也被复位，在顺序功能 图中，直接用线圈输出。步与它的非存储型动作“共存 亡” 。
.
6
三、顺序设计法简介
顺序控制：按照生产工艺和时间的顺序，在各个信号的作用下，根据 内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有序的进 行操作，如前述小车运料系统工作过程可表示为图5.2。
初始状态
SB按下 I0.0·I0.2
工序1
Q0.0 前行
SQ2
I0.1 装料 定时8s
工序2
Q0.4 T37
流程图中有分支，系统会根据转换条件的不同选择不同的分支。
图b）中，当I0.0为ON时，功能图由步S1.0转到步S1.1，当I0.1
为ON时，功能图由步S1.0转到步S1.4，I0.0和I0.1不能同时为
1，选择序列的结束称为合并，图中两个分支在步S1.3前合并。
图 c）是选择性分支的一种特殊情况，即某一条分支上没有
T39
定时2s
T40
定时2s
T41
图5.9彩灯显示系统顺序功能图
.
17
图5.10 彩灯系统梯形图程序
//首次扫描位使 能初始步S0.0 //初始步S0.0开始
//按下启动按钮（I0.0）且各彩灯均为OFF时，程序 从步S0.0切换到步S0.1：第一盏灯亮状态
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四、步的概念
3、步的动作
步的动作分为存储型、非存储型两种： 存储型：指那些需要在若干个步中都应为“ON”的动作，
在顺序功能图中，可以根据需要用置位指令S来将置 “ON”，用复位指令R来复位 。 非存储型：指那些只在步处于活动步时才为“ON”的动 作，当步转为非活动步时，动作也被复位，在顺序功能 图中，直接用线圈输出。步与它的非存储型动作“共存 亡” 。
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三、顺序设计法简介
顺序控制：按照生产工艺和时间的顺序，在各个信号的作用下，根据 内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有序的进 行操作，如前述小车运料系统工作过程可表示为图5.2。
初始状态
SB按下 I0.0·I0.2
工序1
Q0.0 前行
SQ2
I0.1 装料 定时8s
工序2
Q0.4 T37
流程图中有分支，系统会根据转换条件的不同选择不同的分支。
图b）中，当I0.0为ON时，功能图由步S1.0转到步S1.1，当I0.1
为ON时，功能图由步S1.0转到步S1.4，I0.0和I0.1不能同时为
1，选择序列的结束称为合并，图中两个分支在步S1.3前合并。
图 c）是选择性分支的一种特殊情况，即某一条分支上没有
T39
定时2s
T40
定时2s
T41
图5.9彩灯显示系统顺序功能图
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图5.10 彩灯系统梯形图程序
//首次扫描位使 能初始步S0.0 //初始步S0.0开始
//按下启动按钮（I0.0）且各彩灯均为OFF时，程序 从步S0.0切换到步S0.1：第一盏灯亮状态
第八章控制系统工程设计 过程控制系统课件
第八章 控制系统工程设计
8.1.3 自控系统工程设计的方法
接到一个工程项目后，在进行自控系统的工程设计时，一般应按照 以下所述的方法来完成。
（1）熟悉工艺流程 熟悉工艺流程是自控设计的第一步。自控设计人员对工艺流程熟悉
和了解的深度将决定设计的好坏与成败。在此阶段还需收集工艺中有关的 物性参数和重要数据。
而文字资料则是对设计第八章控制系统工程设计表81被测变量和仪表功能的字母代号首位字母后继字母被测变量修饰词读出功能输出功能修饰词a分析报警b喷嘴火焰供选用供选用供选用c电导率控制d密度差e电压电动势检测元件f流量比分数g供选用视镜观察h手动高i电流指示j功率扫描第八章控制系统工程设计自动手动操作器k时间时间程序变化速率l物位指示灯低m水分或湿度瞬动中中间n供选用供选用供选用供选用oo供选用节流孔p压力真空连接或测试点q数量积算累计r核辐射记录s速度频率安全开关联锁第八章控制系统工程设计t温度传送变送u多变量多功能多功能多功能v振动机械监视阀风门百叶窗w重量或力套管x未分类x轴未分类未分类未分类y供选用y轴继动器继电器计算器转换器z位置尺寸z轴驱动器执行元件第八章控制系统工程设计对于表81中所涉及的内容简要说明如下
第八章 控制系统工程设计
8.1.1 工程设计的基本任务和设计步骤
1．基本任务与设计宗旨 自控系统工程设计的基本任务是：依据生产工艺的要求， 以企业经济效益、安全、环境保护等指标为设计宗旨，对生产 工艺过程中的温度、压力、流量、物位、成分及火焰、位置、 速度等各类质量参数进行自动检测、反馈控制、顺序控制、程 序控制、人工遥控及安全保护（如自动信号报警与联锁保护系 统等）等方面的设计，并进行与之配套的相关内容（如控制室、 配电、气源，以及水、蒸汽、原料、成品计量等）的辅助设计。 在实际工作中，必须按照国家的经济政策，结合工艺特点 进行精心设计。一切设计既要注意厂情，又要符合国情，严格 以科学的态度执行相关技术标准和规定，在此基础上建树设计 项目的特色。总之，工程设计的宗旨应切合实际、技术上先进、 系统安全可靠、经济投入/效益比要小。
《控制方案的设计》课件
《控制方案的设计》PPT 课件
在这个演示中，我们将介绍控制方案的设计。控制方案是指控制系统中采取 的具体的控制手段和技术措施。
什么是控制方案？
控制方案是指控制系统中采取的具体的控制手段和技术措施。
控制方案设计的步骤
分析控制对象的特性
了解控制对象的特性，为控制方案设计提供 基础。
设计控制系统的结构和组成部分
气动执行器
使用气动驱动的执行器，适用于轻负载和高速运动的控制需求。
实验验证
1 通过实验验证控制方案的有效性和可靠性
进行实际的实验，检查控制方案的性能和可靠性。
2 记录控制器的输出和被控对象的反馈信号
记录控制器的输出以及被控对象的反馈信号，以进一步分析和优化控制方案。
总结
控制方案设计是控制系统工程中的关键环节，需要遵循一定的基本原则和设 计方法。控制系统的功能和性能取决于控制方案的设计质量。
4 先进性原则
选择先进的控制方法和技术。
5 经济性原则
控制方案应尽可能经济高效。
控制算法的设计方法
经典控制方法
使用传统的PID控制算法，适 用于许多控制应用。
现代控制方法
采用模型预测、自适应控制 等现代化算法提高控制性能。
智能控制方法
应用人工智能技术，如神经 网络和模糊逻辑，实现智能 化控制。
控制器的选择
设计控制系统的结构和各个组成部分。
确定控制目标和要求
明确控制的目标和要求，为方案设计提供指 导。
设计控制算法和控制策略
选择合适的控制算法和控制策略来实现控制 目标。
控制方案设计的基本原则
1 实用性原则
控制方案应具有实际可 行性。
2 简洁性原则
控制方案应简洁明了， 避免复杂性。
在这个演示中，我们将介绍控制方案的设计。控制方案是指控制系统中采取 的具体的控制手段和技术措施。
什么是控制方案？
控制方案是指控制系统中采取的具体的控制手段和技术措施。
控制方案设计的步骤
分析控制对象的特性
了解控制对象的特性，为控制方案设计提供 基础。
设计控制系统的结构和组成部分
气动执行器
使用气动驱动的执行器，适用于轻负载和高速运动的控制需求。
实验验证
1 通过实验验证控制方案的有效性和可靠性
进行实际的实验，检查控制方案的性能和可靠性。
2 记录控制器的输出和被控对象的反馈信号
记录控制器的输出以及被控对象的反馈信号，以进一步分析和优化控制方案。
总结
控制方案设计是控制系统工程中的关键环节，需要遵循一定的基本原则和设 计方法。控制系统的功能和性能取决于控制方案的设计质量。
4 先进性原则
选择先进的控制方法和技术。
5 经济性原则
控制方案应尽可能经济高效。
控制算法的设计方法
经典控制方法
使用传统的PID控制算法，适 用于许多控制应用。
现代控制方法
采用模型预测、自适应控制 等现代化算法提高控制性能。
智能控制方法
应用人工智能技术，如神经 网络和模糊逻辑，实现智能 化控制。
控制器的选择
设计控制系统的结构和各个组成部分。
确定控制目标和要求
明确控制的目标和要求，为方案设计提供指 导。
设计控制算法和控制策略
选择合适的控制算法和控制策略来实现控制 目标。
控制方案设计的基本原则
1 实用性原则
控制方案应具有实际可 行性。
2 简洁性原则
控制方案应简洁明了， 避免复杂性。
河沙自动装载装置控制系统设计与装调培训PPT课件
5.能利用梯形图输入法输入梯形图，并采用梯形图逻辑 测试法进行仿真。
6.能正确装接三相交流异步电动机单方向运行控制线路， 并将仿真成功的程序下载到PLC中，完成控制系统的调试。
如图所示为河沙自动装载装置示意图。当有载货卡车过 来运送河沙时，按下启动按钮，传送带启动将河沙送入卡 车车厢；当卡车车厢装满河沙时，按下停止按钮，传送带 停止传动。
1.掌握LD、LDI、OR、ORI、AND、ANI、OUT、END 等基本控制指令和编程元件（X、Y）的功能及应用。
2.掌握梯形图的编程规则。 3.了解置位/复位指令SET、RST的功能及应用。
4.能根据控制要求灵活地运用经验法，按照梯形图设计 原则，将三相交流异步电动机单方向运行控制的继电—接触 器控制电路转换成梯形图。
三、梯形图的特点及编程规则
1. 梯形图的特点 （1）梯形图中，所有触点都应按从上到下，从左到右的 顺序排列，并且触点只允许画在左水平方向（主控触点除 外）。母线与线圈之间一定要有触点，而线圈与右母线之间 不能存在任何触点。 （2）每个继电器均为存储器中的一位，称为“软继电 器”。存储器状态为“1”，表示该继电器得电，其常开触 点闭合或常闭触点断开。
2. 利用置位/复位指令实现本任务的控制
利用置位/复位指令实现三相异步电动机单方向连续运行
a)梯形图
b)指令表
感谢聆听
四、程序输入及仿真运行
1. 程序输入 （1）启动编程软件，单击程序主界面中的“ ”图 标，弹出 “创建新工程”对话框。设置PLC系列为 “FXCPU”，PLC类型为“FX2N (C)”，程序类型为“梯 形图逻辑”；勾选“设置工程名”复选框，将工程命名为 “三相异步电动机单方向连续运行”；然后单击“浏览” 按钮，设置“驱动器/路径” 。
6.能正确装接三相交流异步电动机单方向运行控制线路， 并将仿真成功的程序下载到PLC中，完成控制系统的调试。
如图所示为河沙自动装载装置示意图。当有载货卡车过 来运送河沙时，按下启动按钮，传送带启动将河沙送入卡 车车厢；当卡车车厢装满河沙时，按下停止按钮，传送带 停止传动。
1.掌握LD、LDI、OR、ORI、AND、ANI、OUT、END 等基本控制指令和编程元件（X、Y）的功能及应用。
2.掌握梯形图的编程规则。 3.了解置位/复位指令SET、RST的功能及应用。
4.能根据控制要求灵活地运用经验法，按照梯形图设计 原则，将三相交流异步电动机单方向运行控制的继电—接触 器控制电路转换成梯形图。
三、梯形图的特点及编程规则
1. 梯形图的特点 （1）梯形图中，所有触点都应按从上到下，从左到右的 顺序排列，并且触点只允许画在左水平方向（主控触点除 外）。母线与线圈之间一定要有触点，而线圈与右母线之间 不能存在任何触点。 （2）每个继电器均为存储器中的一位，称为“软继电 器”。存储器状态为“1”，表示该继电器得电，其常开触 点闭合或常闭触点断开。
2. 利用置位/复位指令实现本任务的控制
利用置位/复位指令实现三相异步电动机单方向连续运行
a)梯形图
b)指令表
感谢聆听
四、程序输入及仿真运行
1. 程序输入 （1）启动编程软件，单击程序主界面中的“ ”图 标，弹出 “创建新工程”对话框。设置PLC系列为 “FXCPU”，PLC类型为“FX2N (C)”，程序类型为“梯 形图逻辑”；勾选“设置工程名”复选框，将工程命名为 “三相异步电动机单方向连续运行”；然后单击“浏览” 按钮，设置“驱动器/路径” 。
送料小车三地自动往返循环控制系统设计与装调培训PPT课件
（2）第i程序步用逻辑代数书写的过程为每一步Mi的产 生都是由前一步压动行程开关或按下按钮（转换条件）Xi 产生，则
Mi XiMi1
产生后应该有一段时间区域保持不变，故应该有自保 （自锁），则：
Mi XiMi1 Mi
每一步的消失都是随后一步的出现而消失：
Mi （XiMi1 Mi）Mi1
3. 逻辑代数方程式转换成梯形图的方法 将逻辑代数方程式转换成梯形图的方法是根据逻辑代 数方程式，利用“启—保—停”电路，通过PLC的基本指 令，画出对应的梯形图。
步进控制设计法主要分为步进逻辑公式设计法、顺序 功能图设计法两大类，其中顺序功能图设计法又有三种不 同的基本结构形式的编程设计方法即单序列结构编程设计 法、选择序列结构编程设计法和并行序列结构编程设计法。 本任务主要介绍步进逻辑公式设计法。
二、步进逻辑公式设计法
步进逻辑公式设计法就是利用步进逻辑公式，列出 每个程序步的逻辑代数式后，梯形图的 方法。
送料小车三地自动往返循环控制 系统设计与装调
送料小车三地自动往返循环控制系统设计与 装调
1.掌握步进逻辑公式设计法的含义。 2.能用步进逻辑公式设计法进行步进顺序控制系统的设计。 3.能根据控制要求画出程序分步图，并能灵活地运用步进 逻辑公式设计法，完成小车三地自动往返循环控制的梯形图程 序设计。 4.能正确安装、调试送料小车三地自动往返循环控制系统 的控制线路。
由于KM1得电，送料小车向右运行；而KM2得电，送料 小车向左运行，所以程序步与KM1和KM2之间的函数为：
考虑到送料小车正反转的切换都是通过延时5s后开始的， 假设正转延时定时器为T1，反转延时定时器为T2，那么程 序步与定时器T1和T2之间的函数关系为：
分别将输出继电器Y000 (KM1)、Y001 (KM2)和停止按钮 SB1 (X000)及定时器T1、T2带入KM1和KM2的函数表达式， 可得送料小车向左和向右运行的逻辑代数方程组为：
南邮计算机控制系统设计与实现PPT课件
➢ 如果某参数是—系列有序数据的集合，如采样信号序列，
则不只有数据类型问题，还有一个数据存放格式问题，
即数据结构问题。
.
24
3、资源分配
➢ 系统资源包括ROM、RAM、定时器/计数器、个断源、 I/O地址等。
➢ ROM资源用来存放程序和表格，I/O地址、定时器/计数 器、中断源在任务分析时已分配
➢ 因此，资源分配的主要工作是RAM资源的分配，RAM 资源规划好后，应列出一张RAM资源的详细分配清单， 作为编程依据
51系列单片机作为控制器铂电阻温度计作为温度检测元件控制固态继电器的导通和断开时间的长短来控制电热元件的通电时间实现导热油温度控制通过控制过零触发型固态继电器的通断比来控制输入到加热炉的功率从而达到控制温度的目的固态继电器有两个输入控制端另外两端为输出控制端中间利用光电耦合器实现电气隔离输入端只要很小的输入电流便能控制它的导通没有输入电流则截止与有触点的继电器相比固态继电器控制电路简单开关速度快使用寿命长没有噪音等一系列优点462单片机的选择选择at89s52单片机作为控制系统的核心at89s52内部有8k的程序储存器256字节的数据储存器因而无需再扩展储存器使系统大大简化主要完成温度的采集控制显示和报警等功能3数据储存器扩展设定的温度曲线需要长期保存扩展一片串行eepromat24c256来保存设定的温度曲线474传感器的选择目前在温度测量领域内除了广泛使用热电偶以外电阻温度计也得到了广泛的应用尤其工业生产中120500范围内的温度测量常常使用电阻温度计本例中采用铂电阻来测量温度电阻的初值100欧温度每升高一度铂电阻的阻值约增加039欧48图86铂电阻及其信号放大电路图测量部分是一个不平衡电桥铂电阻与固定电阻组成不平衡电桥的四个桥臂为了保证测温的精度采用两次稳压在温度为0时铂电阻的阻值电桥平衡对角线ab两点没有电压差当温度变化时铂电阻的阻值变化其变化值与温度成正比电桥不平衡使对角线ab两点有电压差此电压差送到运算放大器的输入端经过放大后送到ad转换芯片505ad转换器的选择与接口设计eavp31x119x218resetrd17wr16int012int113t014t115p10p0039p0138p0237p0336p0435p0534p0633p0732p2021p2122p2223p2324p2425p2526p2627p2728psen29alep30txd11rxd10u189s52ncu2at24c256ncvcc14di13clk12sart11do10agndu3tlc0834vccvccoutvccr3r4vccr5r6l1l2vccr7vccy1c230pfc130pfvcccs1cs2clkzdiozkeyintu4b74f04u4a7404u8ssrr2r1vccvccu7j1220v516显示器键盘接口设计温度的设定与测量结果通过键盘和数码管显示电路完成
《液压控制系统设计》课件
液压控制系统设计
液压控制系统设计：概述液压控制系统的基本组成、作用和优点。
液压元件
基本元件
了解液压传动的基本元件及其分类与特点。
特殊元件
探索特殊液压元件的应用和功能。
液压控制回路
基础理论
学习液压控制回路的基础理论和 原理。
分类
探讨液压控制回路的主要分类和 应用。
设计方法
介绍液压控制回路的设计方法和 技巧。
液压控制系统的设计
1
步骤。
3
基本原则
了解液压控制系统设计的基本原则和要 点。
优化设计
学习如何优化液压控制系统的设计和性 能。
典型液压控制系统案例
按压机设计与优化
深入研究按压机液压控制系统的 设计和优化方案。
铁路局控制系统方案
探索某铁路局液压控制系统设计 的方案和特点。
顶管机设计与应用
了解液压顶管机液压控制系统的 设计和应用。
总结
发展趋势
展望液压控制系统设计的未 来发展趋势。
优化思路
分享液压控制系统设计的优 化思路和方法。
重要性与应用前景
探讨液压控制系统在不同领 域的重要性和应用前景。
液压控制系统设计：概述液压控制系统的基本组成、作用和优点。
液压元件
基本元件
了解液压传动的基本元件及其分类与特点。
特殊元件
探索特殊液压元件的应用和功能。
液压控制回路
基础理论
学习液压控制回路的基础理论和 原理。
分类
探讨液压控制回路的主要分类和 应用。
设计方法
介绍液压控制回路的设计方法和 技巧。
液压控制系统的设计
1
步骤。
3
基本原则
了解液压控制系统设计的基本原则和要 点。
优化设计
学习如何优化液压控制系统的设计和性 能。
典型液压控制系统案例
按压机设计与优化
深入研究按压机液压控制系统的 设计和优化方案。
铁路局控制系统方案
探索某铁路局液压控制系统设计 的方案和特点。
顶管机设计与应用
了解液压顶管机液压控制系统的 设计和应用。
总结
发展趋势
展望液压控制系统设计的未 来发展趋势。
优化思路
分享液压控制系统设计的优 化思路和方法。
重要性与应用前景
探讨液压控制系统在不同领 域的重要性和应用前景。
控制系统频域设计示范教学课件
06
控制系统频域设计实验指导
实验目的与要求
掌握频域分析方法在控制 系统设计中的应用。
培养学生对控制系统的理 解和设计能力。
学会利用频域法分析系统 的稳定性、快速性和准确 性。
实验设备与器材
计算机（配备MATLAB软 件）
控制系统实验箱
信号发生器
示波器
数据采集卡
实验步骤与操作
进行频域分析，计算系统 的频率响应。
频域设计与时域设计的关系
01
时域设计和频域设计是控制系统设计的两种基本方法，它们分别从不同的角度 描述系统的性能。
02
时域设计关注系统在时间域中的动态行为，而频域设计关注系统在频率域中的 性能表现。
03
在实际设计中，时域设计和频域设计常常是相互补充的。时域设计方法可以提 供关于系统动态特性的直观理解，而频域设计方法可以提供关于系统稳定性和 性能的全面描述。
分析方法
通过判断系统的极点和零点位置，以及它们的实部和 虚部来判断系统的稳定性。
重要性
稳定性是控制系统设计的首要考虑因素，不稳定的系 统无法正常工作。
性能指标分析
01 定义
性能指标是用来评估控制系统性能好坏的一系列 参数。
02 分析方法
通过频率响应函数计算出系统的相角裕度、幅值 裕度和穿越频率等性能指标，以评估系统的动态 性能和稳态性能。
02 通过调整系统参数，如增益和极点位置，可以改 善系统的性能。
闭环系统的频域设计
闭环系统的频域设计主要关注闭环系统的频率响 应，以实现特定的性能指标。
设计过程中，需要分析闭环系统的极点和零点分 布，以及它们对系统性能的影响。
通过调整闭环系统的极点和零点位置，可以优化 系统的性能，如提高稳定性和减小超调量。
《PLC控制系统概述》课件
详细描述
开放性的PLC控制系统可以与各种主流的工业自动化设 备进行连接，实现不同厂商产品之间的协同工作。这有 助于降低企业采购成本和维护成本，提高生产效率。同 时，开放性的PLC控制系统也方便了用户进行二次开发 和定制，满足特定应用的需求。
06
CATALOGUE
PLC控制系统案例分析
案例一：交通信号灯PLC控制系统
确定I/O点数
根据控制要求，统计所需的输入输出点数，为后续的硬件配置提供依据。
系统设计
硬件配置
根据I/O点数和系统规模，选择合适的PLC硬件，包括处理器模块、I/O模块、通讯模块 等。
软件设计
根据控制要求，设计控制算法、编写控制程序，实现控制逻辑。
编程与测试
要点一
编程
使用PLC编程软件，将控制程序写入PLC。
详细描述
高性能化的PLC控制系统具备更快的扫描速度和更高的 控制精度，能够实现更复杂的控制算法和数据处理。这 使得PLC在工业自动化领域的应用更加广泛，能够应对 各种复杂和严苛的控制需求。
网络化
总结词
随着工业物联网的兴起，PLC控制系统逐渐实现网络 化，能够与其他工业设备、传感器和执行器进行无缝 通信和数据共享。
ABCD
灵活性
PLC的编程语言简单易懂，可以灵活地改变控制 方案，以适应不同的生产需求。
强大的通讯功能
现代的PLC通常具有多种通讯接口，可以方便地 与其它设备进行数据交换。
PLC的应用领域
电力行业
用于发电厂的控制 、电网调度等。
楼宇自动化
用于智能建筑、空 调系统、照明系统 等的控制。
制造业
用于生产线的控制 、设备的自动化等 。
《PLC控制系统概述》 PPT课件
第8章可编程序控制器系统设计与应用ppt课件
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
8.2.1 PLC的选型
当确定由PLC来完成控制后，设计者接下来要解 决两个主要问题：
➢ PLC容量的选择：首先要对控制任务进行详细的 分析，把所有的I/O点找出来，包括开关量I/O和 模拟量I/O以及这些I/O点的性质。
8.2.2 I/O地址分配
输入／输出信号在PLC接线端子上的地址分配是 进行PLC控制系统设计的基础。对软件设计来说， I/O地址分配以后才可进行编程；对控制柜及 PLC的外围接线来说，只有I/O地址确定以后， 才可以绘制电气接线图、装配图，让装配人员 根据线路图和安装图安装控制柜。
在进行I/O地址分配时最好把I/O点的名称、代码 和地址以表格的形式列写出来。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
8.3 PLC控制系统软件设计
8.3.1 经验设计法
在一些典型的控制环节和电路的基础上，根据被 控制对象对控制系统的具体要求，凭经验进行选 择、组合。有时为了得到一个满意的设计结果， 需要进行多次反复地调试和修改，增加一些辅助 触点和中间编程元件。
2．具有点动功能电动机启动、停止控制程序
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
(2)触点合并式输入方法
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
第4章 控制系统设计
4.2 控制系统的优化设计
（二）优化设计原理——单纯形法
常见的优化方法有黄金分割 法、单纯形法以及随机射线法， 其中单纯形法以其概念清晰、实 现便利等优良性能广泛为人们所 采用。所谓单纯形是指变量空间 内最简单的规则形体。单纯形法 的寻优原理可以用右图表示：
4.2 控制系统的优化设计
（三）目标函数的选取
【Closed-Loop Bode】—在弹出的图形窗口中显示闭环系统伯德图。
【Compensator Bode】—在弹出的图形窗口中显示环节C的伯德图。 【Open-Loop Nyquist】—在弹出的图形窗口中显示开环奈奎斯特图。
【Other Loop Responses】—选择所希望的各类显示曲线。
4.2 控制系统的优化设计
步骤3 ：MATLAB下优化的主程序 global kp; global ki; global i; i=1; result=fminsearch('*optm',[1 1]) % [1,1]是初值
步骤4 ：仿真运行 在MATLAB命令窗口键入主程序名enter
The end!
4.1 SISO Design Tool——举例
设单位负反馈系统被控对象的传递函数为
G( s) 60s 30 s 3 9s 2 17 s 10
应用 SISO Design Tool 设计调节器 Gc (s) ， 使系统的性能指标为 ts 1.0s ， p 10% 。
4.2 控制系统的优化设计
例：对象传递函数 G ( s) es 10 s 1 采用PI调节器，性能指标函数采用ITSE，即 J ，试确定调节器参数kp,ki。 步骤1.建立仿真模型
1
ts
过程控制系统工程设计PPT课件
北京科技大学自动化学院
2020/4/13
1. 控制系统对象的机理分析
无 为 1.2 被控对象输出机理分析。输出量是过程参数，但 而 是不一定是系统的目标参数，二者关系需要分析。 治 例如：空调的输出是制冷（热）量，并非是目标参数，
而空调的目标参数是室内温度；
和 加热炉的输出与目标参数是同一个变量，即温度； 谐 炼钢的输出参数是终点碳值、终点温度； 发 炼铁的输出是铁水与炉渣； 展 电动机的输出是速度与电流等。
无
为
而 治
过程控制系统工程设计
和 谐 发 展
北京科技大学自动化学院
2020/4/13
目录
无
为 控制系统对象的机理分析
而 治
控制目标与性能指标
控制系统的信息反馈与执行机构
和 控制系统的结构设计与功能分配
谐 控制系统的综合指标
发 展
大型控制系统的设计步骤
北京科技大学自动化学院
2020/4/13
400#
原ABPLC5/40L系统 DP+ L1-L5电动活套传动系统profibus DP
图2-1 基础自动化控制系统总体配置图
北京科技大学自动化学院
2020/4/13
5.控制系统的综合指标
无
为 系统性能价格比
而 治
系统安全性指标
系统运行率指标
和 系统可维护性
谐 系统可扩展性
发 展
系统生命周期
直流电动机的输入量是电枢电压、电流、磁场电流等。
输入参数往往也是一个子系统。例如：炼钢中的氧枪，炼 铁中的热风炉。
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2020/4/13
2. 控制目标与性能指标
无
为 2.1 控制目标
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3、分布式的、异步的、网络环境中的控制
遍布于多个计算元的控制，通过基于信息包的通 讯相互连接，为保证稳定性，效能及鲁棒性将要 求新的形式。
4、 控制运算法的自动综合，带有综合证实与验证 未来的工程系统将需要迅速地设计、重新设计， 以及执行控制软件的能力。研究人员需要研发更 强有力的设计工具使整个控制设计过程从模型到 回路硬件仿真，包括系统级软件的验证与确认， 全部自动化 。
4
前言
• 什么是自动控制？
自动控制是指机器或装置在无人干预情况下自动进行操作，它是 围绕着工业生产的需要而形成和发展起来的，已广泛应用于人类 社会的各个方面。 控制系统是指这样一种装置，它通过计算和反馈去修改一个系统 的行为。
• 自动控制技术的发展离不开背景对象。 • 技术的进步是不断推动控制学科发展的动力。
右图 硬盘驱动系统
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下图 无缆水下机器人
上图 我国第一艘深潜打捞
救生器
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某型猎雷声纳稳定平台系统
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仿真技术
多自由度平台
1)可以作为航空飞行模拟器，能够在地面条件下复现模拟 控制飞行的各种状态。 2)可以作为机器人的模拟运动机构，能够完成普通机器人 不易完成或不能完成的某些运动。 3)在娱乐界可以作为体感模拟娱乐机，诸如UFO，航空航 海旅行模拟器等。 4)用作飞机、船舶、潜艇、航天器等运动载体中相关仪器 设备的试验。多自由度转台可以展现各类运载器的摇摆、 回转和平移等运动。
考试形式：闭卷考试或完成答辩形式的课程设计
选用教材： 现代伺服系统设计 哈尔滨工程大学出版社 刘胜、彭侠夫 2001年
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2
自动控制技术的发展历程 及未来发展方向
厦门大学信息科学与技术学院 彭侠夫
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3
报告内容
前言 自动控制技术的发展历程 自动控制技术未来发展方向 结束语
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成就及影响
1、适合于运载器的控制系统，包括飞机、舰船、导弹、运 载火箭和人造卫星；这些控制系统提供了在大的环境情况 下和系统不确定的情况下稳定的跟踪。
2、制造业中的控制系统，从汽车到集成电路；计算机控制 的机器提供高质量、高成品率要求的部件和产品精确的定 位和装配.
3、工业过程控制系统，尤其在碳氢化合物和化学加工工业 方面；这些系统通过监控数以千计传感器信号，并对数以 百计的阀门、加热器、泵及其它的传动装置做出相应的调 节，以保持高的产品质量。
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• 鲁里叶研究具有非线性的控制问题
• 波波夫提出稳定性理论 • 庞特里亚金提出极大值原理——最优控制 • 60年代，状态空间法诞生——现代控制理论 • 70年代，现代频域法——螺旋式发展 • 80年代，提出控制的鲁棒性——现代后控制理论 • 90年代，控制理论发展呈现多元化格局
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自动控制理论的发展
• 麦克斯维尔引入微分方程开始对系统进行研究 • 维斯聂格拉斯基结合蒸汽机的特性，指出正确选
择参数，可以保证系统稳定
• 劳斯提出代数稳定判据 • 胡尔维茨是第一个用理论指导和实现控制系统设
计的人
• 布莱克首次应用负反馈概念实现控制系统设计 • 尼可尔斯提出PID的整定方法
下一代系统将把逻辑操作与连续量结合起来。当 今的理论对这样的系统，特别是我们大型系统测 量没被处理调谐得很好。
2、高级协调和自治
反馈正在越来越多地设计到企业的决策系统中， 这包括提供一系列管理与后勤、领空管理与空中 交通管制，以及军事指挥与控制系统。鲁棒控制 系统的分析、设计过程必须扩展到这些更高水平 的决策系统。
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上图：双轴艇体摇 摆台，主要用于艇 体摇摆仿真实验。
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下图：三轴跟踪转台，与成像制导信 息处理器配接，由信息处理输出为目 标方位、俯仰误差信号，驱动转台跟 踪指定目标。可以作测滚运动，模拟 导弹在空中飞行的姿态变化。
上图：三轴飞行仿真转台。主 要用于惯测系统的标定、检测 与实验，具设有位置、速率、 摇摆、仿真等功能。
4、通信系统的控制，包括电话系统、移动电话、及互联网； 控制系统调节在发射机与中继器中的信号功率电平，管理 （操纵）网络邮件路由设备的信息包缓冲器，并且提供适 合的噪声消除，对传输线特性的变化作出反应。
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自动控制技术未来发展方向
从研究手段、方法和途径的角度看
1、对符号和连续动力学两者兼具的系统控制
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1
教学基本要求： 掌握分析控制系统误差的方法，并且能够熟练进行系统误差分配； 能够熟练地进行典型伺服系统负载分析与计算； 合理选择控制方案、伺服电机、检测装置、功率放大及减速装置； 熟悉掌握伺服系统的工程建模方法； 掌握伺服系统动态综合设计方法； 了解PWM直流伺服系统的组成、控制电路、功率转换电路的选择与 保护、开关频率选择和动态设计； 熟练掌握伺服系统调试与试验方法。
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自动控制技术的发展历程
反馈控制系统
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瓦特离心调速器
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火炮随动系统
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59式100毫米高炮配用59-01型指挥仪和瞄5型雷达， 主要用于对付12千米以内的水陆空目标。火炮有自 动、手动瞄准方式。
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左图 可遥控的自动驾驶仪的波音777飞机
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六柱六自由度摇摆转台
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 减摇水舱二自由度摇摆台
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下左图：三轴多功能模拟转台。主要用于惯导系统的位置、速 率与摇摆等试验。
下右图：三轴多功能转台。具有位置、速率、摇摆、伺服等功 能，惯性系统及惯性元器件测试。
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下图：双轴伺服转台，该转台具有位 置、速率、自动阶跃翻滚等功能，主 要用于高精度测试各种二自由度陀螺 漂移。
控制系统设计
课程性质：专业主干课 学时/学分：54/3 授课时间：第七学期
授课专业：自动化
先修课程：自动控制原理、电机与拖动、微机原理、电路基础、 模拟与数字电路、液压传动与控制、自动控制元件
课程目的与任务：
本课程是一门基础与工程实践密切相结合的专业课程。其特点是 所涉及的知识面宽、实践性强。通过本课程的学习，使学生了解 和掌握一般反馈控制系统的设计方法、步骤，了解和掌握控制系 统的调试、试验研究知识，使学生获得分析、解决实际控制系统 设计问题的能力。