计算机控制技术第一章 概述

光电二极管
A/D
计算机
D/A
马达
太阳能 收集器
太阳能收集器伺服系统
二、飞行控制中的应用
数字式飞行控制系统
三、过程控制中的应用
控制用 计算机系统 数据采 集装置 显示 运行记录 运行指示 报警 设定值 测量装置 及比较器 控制器 被控对象 操 作 员
输入
输出
1、数据处理与系统监视
2、直接数字控制系统 DDC
一台微机可实现多个控制器
第三节 计算机控制系统的优点
火炮模拟控制系统
指令 滤波器 误差 e 控制 控制器 u 执行放大 机构 被控对象 模拟输出 测量装置
火炮数字控制系统
控制器 指令 A/D转换器 转换器 误差 e D/A 控制 执行放大 u 机构 转换器 A/D转换器 转换器 测量装置 被控对象
计算机控制系统涉及的知识
• 自动控制理论（分析、设计） 分析、设计） 控制论、 控制论、控制律
• 连续系统控制论（时间域，s域，频率域） 连续系统控制论（时间域， 域 频率域） • 离散系统控制论（时间域， s域，z域，频率域） 离散系统控制论（时间域， 域 域 频率域）
• 数字计算机（工程实现） 工程实现） 控制器、接口、 控制器、接口、通讯
计算机控制系统的优点与问题
• 优点： 优点：
*计算机功能强 计算机功能强——编程实现复杂的控制律， 编程实现复杂的控制律， 计算机功能强 编程实现复杂的控制律 便于修改 *精度高—— 数字部件位数高，精度可达10－70， 数字部件位数高， 精度高 模拟部件仅有10 模拟部件仅有10－2 记忆力强——可存储大量信息 *记忆力强 可存储大量信息 灵活、适应性强——自学习功能，推理 自学习功能， *灵活、适应性强 自学习功能
DDC：Direct Digital Control ：
CRT 打印机 报警 操作台
计 算 机
输入通道 (AI,DI)
输出通道 (AO,DO)
生 产 过 程
3、模铸与连铸工艺流程
模铸 钢水 连铸 连铸机 钢锭 加热炉 开坯轧机 钢坯
连铸机计算机控制系统示意图
4、分布式计算机控制与管理
5、现场总线控制系统
主要教学内容
• 计算机控制系统中的信号分析 • 计算机控制系统的数学描述 • 计算机控制系统的分析 稳定性分析，稳态误差分析，时域响应特性分析 稳定性分析，稳态误差分析， • 计算机控制系统的设计方法 经典设计方法，状态空间设计方法， 经典设计方法，状态空间设计方法，智能化设计 • 计算机控制系统的工程实现
计算机控制技术
于微波
2010年7月 年 月
Fra Baidu bibliotek
主要参考书
• 《计算机控制系统》 高金源 清华大学出版 计算机控制系统》 社 2007年 年 • 《计算机控制基础》（第2版）李嗣福 中国 计算机控制基础》 版 科学技术大学出版社 2006年 年 • 《计算机控制理论及应用》（第2版） 孙增 计算机控制理论及应用》 版 圻 清华大学出版社 2008年 年
分散控制分散控制-集中管理
计算机控制系统的工程实现
A/D、 1、信号的转换 A/D、D/A 2、采样周期的选择 如何选择， 如何选择，选择不当的后果 3、计算机字长的选择－精度 计算机字长的选择－ 4、比例因子与工程量的处理 5、计算机控制系统的抗干扰问题 6、控制算法与执行机构匹配问题
模拟 输出
模拟系统与计算机控制系统的比较
模拟控制系统
被控对象—— 被控对象 结 构 控 —— —— — A/D D/A
计算机控制系统
计算机控制系统与连续系统比较
连续控制系统 计算机控制系统
结构： 模拟部件 模拟部件、数字部件 模拟部件、 多种信号形式 有计算延时 综合控制管理 分时、分层次 信号形式： 连续模拟信号 传递速度： 瞬时传递 工作方式： 各回路独立 单一任务
第一章 计算机控制导论
第一节 计算机在控制领域中的应用
• 计算机辅助控制系统设计（CACSD） 计算机辅助控制系统设计（CACSD） 利用计算机帮助工程设计人员对控 制系统进行分析，设计， 制系统进行分析，设计，仿真及建 模等工作。 模等工作。 • 计算机控制系统 理利用计算机代替常规的模拟控制 器，使它成为控制系统的一个组成 部分。 部分。
• 问题： 问题：
*误差：量化误差（二进制数） 误差：量化误差（二进制数） 误差 计算延迟：串行运算、 *计算延迟：串行运算、实现复杂的控制律延 迟大
第四节 计算机控制的应用举例
一、伺服系统中的应用
——太阳能收集器控制系统
太阳能 太阳能 收集器 加热器 汽轮机 发电机 电能
能量转换系统框图
R1 R2
第二节 计算机控制理论的产生
一、控制系统的分类 • 连续控制系统 • 离散控制系统 • 采样控制系统 • 数字控制系统
二、计算机控制系统的特点
计算机控制系统的主要特点： 计算机控制系统的主要特点： • 结构上
模拟和数字部件的混合系统
• 信号形式上
连续模拟信号 离散模拟信号 离散数字信号
• 工作方式上的特点