常规及复杂控制技术
计算机控制技术课程综述
微型计算机控制技术课程综述专业: 10自动化(2)班姓名:孙修才学号: 1005075044 授课老师:丁健目录一、计算机控制技术简介 (2)二、计算机控制课程简介 (2)第1章绪论 (2)1.1 计算机控制系统概述 (2)1.2 计算机控制系统的组成 (2)1.3 计算机控制系统的发展概况和趋势 (2)第二章计算机控制系统的硬件设计技术 (3)2.1数字量输入输出接口与过程通道 (3)2.3模拟量输入输出接口与过程通道 (3)第三章数字控制技术 (3)3.1逐点比较法插补原理 (3)3.2多轴步进驱动控制技术 (3)常规及复杂控制技术 (4)4.1数字控制器的连续化设计技术 (4)4.2数字控制器的离散化设计技术 (4)4.3纯滞后控制技术 (4)4.4解耦控制技术 (4)第五章现代控制技术 (5)第六章应用程序设计与实现技术 (5)第七章人机接口技术与监控组态软件 (5)7.1人机接口(HML/SCADA)技术 (5)7.2监控组态软件 (5)第八章分布式测控网络技术 (6)8.1工业网络技术 (6)8.2分布式控制系统(DCS) (6)第九章计算机控制系统设计与实现 (6)9.1系统设计的原则与步骤 (6)9.2系统的工程设计与实现 (6)三、课程学习总结 (7)一、计算机控制技术简介工业控制是计算机的一个重要应用领域,计算机控制正是为了适应这一领域的需要而发展起来的一门专业技术,它主要研究如何将计算机技术、通信技术和自动控制理论应用于工业生产过程,并设计出所需要的计算机控制系统。
微型计算机控制技术是一门跨学科以及应用性、技术性、综合性都很强的专业技术课程,要求具备较强的自动控制理论、微型计算机原理、模拟电子技术、数字电子技术等专业基础知识。
通过学习,要求掌握计算机控制系统的控制原理和分析设计方法,具备基本的设计技能,能够设计出简单的计算机控制系统。
计算机控制技术这门课程是自动化、测控技术与仪器专业以及相关专业的一门专业课,主要讲述计算机控制系统的基本结构、基本原理,计算机控制系统的数学描述及设计方法,计算机控制系统软、硬件的设计方法与实现途径。
计算机控制系统
第1章绪论1.什么是计算机控制系统?计算机控制系统由哪几部分组成?答:计算机控制系统就是利用计算机(通常称为工业控制计算机,简称工业控制机)来实现生产过程自动控制的系统。
计算机控制系统的组成:计算机控制系统由计算机(工业控制机)和生产过程两大部分组成。
2.计算机控制系统的典型型式有哪些?答:计算机控制系统的典型型式包括:操作指导控制系统;直接数字控制系统(DDC);监督控制系统(SCC,也称设定值控制);集散控制系统(DCS);现场总线控制系统(F CS)和综合自动化系统。
3.实时、在线方式和离线方式的含义是什么?答:所谓实时,是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成,亦即计算机对输入信息,以足够快的速度进行控制,超出了这个时间,就失去了控制的时机,控制也就失去了意义。
在计算机控制系统中,生产过程和计算机直接连接,并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式;生产过程不和计算机相连,且不受计算机控制,而是靠人进行联系并做相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。
4.讨论计算机控制系统的发展趋势。
答:网络化、扁平化、智能化、综合化。
第2章计算机控制系统的硬件设计技术5.请分别画出一路有源I/V变换电路和一路无源I/V变换电路图,分别说明各元器件的作用。
6.什么是采样过程、量化、孔径时间?答:按一定的时间间隔T,把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号,转变成在时刻0、T、2T、……、kT的一连串脉冲输出信号的过程称为采样过程。
所谓量化,就是采用一组数码(如二进制码)来逼近离散模拟信号的幅值,将其转换为数字信号。
在模拟量输入通道中,A/D转换器将模拟信号转换成数字信号总需要一定的时间,完成一次A/D转换所需要的时间称为孔径时间。
7.采样保持器的作用是什么?是否所有的模拟量输入通道中都需要采样保持器?为什么?答:为了提高模拟量输入信号的频率范围,以适应某些随时间变化较快的信号的要求,可采用带有保持电路的采样器,即采样保持器(为了防止在A/D转换之前信号就发生了变化,致使A/D转换的结果出错,因而采用采样保持器来使得信号维持一段时间)。
斯密斯预估控制器
施密斯预估控制姓名:学号:班级:1 实验目的对大多数控制系统,采用常规的控制技术均可以达到满意的控制效果,但对于复杂及特殊要求的控制系统,采用常规的控制室技术很难达到目的,在这种情况下,就需要采用复杂控制技术,其中Smith 预估控制算法是常用的一种,通过本实验加深对Smith 预估控制算法的理解和掌握。
2 实验原理图1为被控对象具有纯滞后特性的单回路反馈控制系统,D (s )是控制器,被控对象的传递函数为etss -)(G p ,其中,)(G p s 为被控对象中不包含纯滞后部分的传递函数,ts-e为被控对象纯滞后部分的传递函数。
)(t r )(t e )(t u )(t y_施密斯预估原理:与D (s )并接一补偿环节,用来补偿被控对象中的纯滞后部分,这个补偿环节称为预估器,其传递函数为)1)((G p tse s --,t 为纯滞后时间,补偿后的系统结构如图2所示。
)(t r )(t e )(t u )(t y_ _)(t y τ由施密斯预估控制器)1)((G p tses --和控制器D (s )组成的回路陈伟纯滞后补偿器,)(s Ds e s τ-)(G p)(s Ds e s τ-)(G p)1)((G p ts e s --其传递函数为:)1)(()(1)()(D m s p e s G s D s D s τ--+=经过补偿后的系统闭环传递函数为:s p p sp m sp m e s G s D s G s D es G s D e s G s D τττ---+=+=Φ)()(1)()()()(1)()(s )(该式说明,进过补偿后,消除了之后部分对控制系统的影响,因为式中ts-e 在闭环控制回路之外,不影响系统的稳定性。
设广义被控对象为:1011()()()1Ts s se e H s G s G s es T sττ----==⋅+取T=1、τ=2、T 1=2.88,经采样(T=1s )保持后,其广义对象z 传递函数为00.2934()0.7066G z z =-,而2se -转换为2个单位迟延。
常规控制图技术及应用研究
常规 控 制 图技 术 及应 用研 究
韩亚利
( 长沙航空职业技术学院 , 湖南 长沙 4 1 0 1 2 4 )
摘 要: 常规控制 图是监控 、 分析生产过程处于稳 态的有效手段和工具 , 也是一种 有效的质量管理工具。 归纳总结 了常规
一
般来 说 , S P C控 制点 的选 取 对象是 [ 4 1 :
( 1 )图纸 给 出的关 键 、 重要 特 性 ; 对产 品 的性 能 、
果使用计算机软件 ,控 制图上会 自动显示过程 的状 精度 、 寿命 、 可靠性 、 安全性等有直接影 响的零 部件 态 。如果 是 手工绘 制 , 需 要我 们 自己完 成 对过 程状 态 的关键 特 性 和重要 特性 ; 的判断 , 确定过程是否出现了异常。
法 。统计 过程 控制 的核 心是 通 过控 制 图监控 、 分 析 生 产过 程 的稳 定状况 Ⅲ 。本文 主要 针对 统计 过 程控 制技
因的重要参考资料 ,对 于以后在产品设计和制定产 品规 格方 面都 是 十分 有用 的 。
术中应用最多的常规控制图进行研究 , 归纳总结生产
企业 多年 来使 用常 规控 制 图的 一些 实践 经验 , 着 重 阐
述 常规控 制 图 的设 计要 点和 一些 主要 技术 问题 。
2 常规控制 图的主要技术 问题
应用控制图时, 需要考虑以下一些技术问题 :
1 控制 图的设计程序【 2 ]
2 . 1 控 制 图用 于何 处
原则上讲 , 对于任何过程 , 凡需要进行控制的场 ( 1 ) 确定少数重要的关键过程测量值 , 选择所适 合都可 以应用控制图。但首先应 区分所确定的控制 用 的控 制 图 。 对象是定量还是定性的描述 ,这样才能够应用合适 ( 2 ) 采集 数 据 , 制作 简 单实 用 的数 据 采集 表 。 即 的控 制 图 。其 次 , 所 控 制 的过 程 必 须具 有 可 重复 性 , 使控制 图是借助计算机软件制作完成 的,也必须进 即具有统计规律 。对于只能进行一次或少数几次的 行 这个 步 骤 ,如何 采集 数 据 至关 重 要 。一般 的做 法 过 程 , 显然 难 于应 用控 制 图进行 控制 [ 3 1 。
现代管理学自考学习资料第十六章
第⼗六章控制 了解管理控制职能的基本内容,认识控制系统的类型和功能; 掌握基本的控制⽅法和技术。
控制:掌握控制的概念,识记常规控制与⾮常规控制的含义,了解计划与控制的关系,领会控制的内容和控制的作⽤。
控制的类型:识记前馈控制、现场控制、反馈控制,领会控制是⼀个循环过程。
控制的过程:识记控制过程的三个步骤,领会控制是⼀个连续过程,它使管理⼯作成为⼀个闭路系统。
控制系统设计:识记控制系统的概念,领会控制系统设计需要注意的问题。
控制的⽅法与技术:识记传统控制⽅法的基本形式,掌握预算控制、程序控制、计划评审技术的含义。
第⼀节控制概述 〖基本内容〗 控制是管理的基本职能之⼀,是对组织内部的管理活动及其效果进⾏的衡量和校正,其⽬的是确保组织的⽬标以及为此⽽拟定的计划得以实现。
控制职能是每⼀位负责执⾏计划的主管⼈员的重要职责,尤其是直线主管⼈员的重要职责。
控制职能使管理的过程成为⼀个闭路系统,成为⼀种连续的过程。
控制职能采取纠正措施,把那些不符合要求的管理活动引回到正常的轨道上来,使管理系统稳步地实现预定⽬标。
⼀、控制的概念 控制:是指由管理⼈员对当前的实际⼯作是否符合计划进⾏测定,并促使组织⽬标实现的过程。
控制主要体现在计划的执⾏过程中,是⼀种不断对照计划来检查现有的作业状况的活动。
控制的⽬的是要保证实际⼯作与计划⼀致,管理活动的控制过程也就是管理⼈员对下属部门或个⼈的⼯作进展、实际结果进⾏统辖,找出偏差并加以纠正的过程。
控制包括了管理⼈员为保证实际⼯作能与计划⼀致⽽采取的⼀切⾏动。
具体地说,在组织⽬标确⽴之后,管理总是通过计划来设计出达到⽬标的⼿段或⾏动⽅案,⽽⼀旦计划付诸实施,就会发现许多事先未能预料到的因素在发⽣作⽤,⽽且像不断变化着的环境因素等,也是不可能完全被纳⼊到计划之中的。
管理的控制职能是与管理的计划职能联系在⼀起的。
计划是控制的前提,计划⼜需要控制来为其提供保障,只有借助于控制,才能纠正计划执⾏中出现的偏差,把那些不符合要求的管理活动引回到正常轨道上来,使管理系统稳步地实现计划⽬标。
串级、比值、前馈-反馈、选择性、分程以及三冲量六种复杂控制系统
1、串级控制系统
串级控制系统是应用最早,效果最好,使 用最广泛的一种复杂控制系统,它的特点 是两个调节器相串联,主调节器的输出作 为副调节器的设定,当对象的滞后较大, 干扰比较剧烈、频繁时,可考虑采用串级 控制系统。
1、基本概念
串级控制系统(Cascade Cont ro1System)是一 种常用的复杂控制系统,它根据系统结构
主回路(外回路):断开副调节器的反馈回路 后的整个外回路。
副回路(内回路):由副参数、副调节器及所 包括的一部分对象所组成的闭合回路(随
动回路)
主对象(惰性区):主参数所处的那一部分工 艺设备,它的输入信号为副变量,输出信 号为主参数(主变量)。
副对象(导前区):副参数所处的那一部分工 艺设备,它的输入信号为调节量,其输出 信号为副参数(副参数 将要达到危险值时,就适当降低生产要求, 让它暂时维持生产,并逐渐调整生产,使 之朝正常工况发展。能实现软限控制的控 制系统称为选择性控制系统,又称为取代 控制系统或超驰控制系统。
通常把控制回路中有选择器的控制系统称 为选择性控制(selective control)系统。选择 器实现逻辑运算,分为高选器和低选器两 类。高选器输出是其输入信号中的高信号, 低选器输出是其输入信号中的低信号。
控制系统一般又可分为简单控制系统和复 杂控制系统两大类,所谓复杂,是相对于 简单而言的。凡是多参数,具有两个以上 变送器、两个以上调节器或两个以上调节 阀组成多回路的自动控制系统,称之为复 杂控制系统。
目前常用的复杂控制系统有串级、比值、 前馈-反馈、选择性、分程以及三冲量等, 并且随着生产发展的需要和科学技术进步, 又陆续出现了许多其他新型的复杂控制系 统。
路外,使调整k时不影响控制回路稳定性。
计算机控制技术--课程分析
Automation
国家级精品资源共享课 国家级精品课
“计算机控制技术”课程分析
负责人:于海生
课程组:潘松峰、丁军航、吴贺荣、于金鹏、原明亭、 高军伟、叶志明、姜安宝、闫海涛
2015年11月
明德博学,守正出奇
青岛大学 自动化专业
Automation
分析内容
一、课程性质、定位与教学目标 二、课程内容与重点、难点 三、学情分析与教学设计 四、教学方法与手段 五、教学评价与考核方式 六、教学反馈与教学效果 七、课程特色
明德博学,守正出奇
青岛大学 自动化专业
Automation
一、课程性质、定位与教学目标
明德博学,守正出奇
青岛大学 自动化专业
一、课程性质、定位与教学目标 Automation
课程性质
《计算机控制技术》课程是国家级精品资源共享课 (2014年)、国家级精品课程(2009年)、首批山东省省级精 品课程( 2004年)。
难点:模拟量输入输出通道;基于串行总线的计算机控制系统硬件技术; 硬件抗干扰技术。
(2)数字控制技术
重点:数字程序控制基础;逐点比较法差补原理;步进电机控制技术与 伺服电机控制技术。
难点:逐点比较法差补原理;步进电机控制技术
(3)常规及复杂控制技术
重点:数字控制器的连续化设计技术、离散化设计技术;纯滞后控制技 术、串级控制技术、前馈-反馈控制技术;解耦控制技术。
理论教学
Automation
5)随着课程进展,适时下发各种补充阅读材料,如先进的分布式控制 系统(DCS)、设计案例、工业控制组态软件资料等,对课堂讲授形成有 益补充。
6)推荐合适的参考书、辅导书,并及时编写出版与改革后课程内容相 配套的新教材,便于学生课前预习和课后复习。
《计算机控制技术》计算机控制系统的常规控制技术
在计算机进入控制领域后,用计算机实现数字PID算法代替了模拟 PID调节器。
连续生产过程中,设计数字控制器的两种方法: 1.用经典控制理论设计连续系统模拟调节器,然后用计算机进行数字 模拟,这种方法称为模拟化设计方法。 2.应用采样控制理论直接设计数字控制器,这是一种直接设计方法 (或称离散化设计)
(z)
R(s) +
R(z)
T
e(s) E(z)
_
T
D(z)
U(z)
T
G h0 (s)
图12 典型计算机控制系统结构框图
G(z) G0 (s)
G(s)
Y (z) T
Y (s)
其中: G(z)=Z Gho (s)G0 (s)
1 e Ts
Gh0 ( s )
s
广义对象脉冲传递函数
系统的闭环脉冲传递函数 系统的误差脉冲传递函数
① 断开数字PID控制器,使系统在手动 1
状态下工作,给被控对象一个阶跃输入
信号;
0
y(t )
y()
② 用仪表记录下在阶跃输入信号下的对 象阶跃响应曲线;
p•
0 a
Tm
t b
c
t
图11 对象阶跃响应曲线
③ 在响应曲线上的拐点处作切线,得到对象等效的纯滞后时间和 对象等效的时间常数 ;
④ 选择控制度;
不完全微分PID控制器结构
e(t )
PID 调节器
u(t )
Df (s)
u(t )
不完全微分的PID算法的基本思想是:在PID控制中的微分环节串联上一
计算机控制技术
2
计算机控制技术课程辅导教案
行计算,最后发出控制信息,并通过模拟量输出通道、开关量输出通道直接控制生产过程。 3.监督控制系统 SCC (1) SCC 加上模拟调节器的控制系统 •定义 微机对各物理量进行巡回检测,并按一定的数学模型对生产工况进行分析、计算后得出控 制对象各参数最优给定值送给调节器,使工况保持在最优状态。 (2) SCC 加上 DDC 的分级控制系统 •定义 SCC 微机完成可完成高一级的最优化分析与计算,并给出最优给定值送给 DDC 级执行 过程控制。 4.分散型控制系统 DCS •定义 采用分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调的设计原则,把系统从上到下分 为分散过程控制级、集中操作监控级、综合信息管理级,形成分级分布式控制。 5.现场总线控制系统 •定义 新一代分布式控制系统,采用“工作站---现场总线智能仪表”二层结构,国际标准统一后, 可实现真正的开放式互连系统结构。 1.2 工业控制机的组成结构及特点 1.2.1 工业控制机的组成 1.工业控制机的硬件组成 (1)主机板 CPU、RAM、ROM 等。作用:数值计算、逻辑判断、数据处理。 (2)内部总线和外部总线 内部总线:工业控制机内部各组成部分进行信息传送的公共通道,它是一组信号线的集合。 外部总线:工业控制机与其它计算机和智能设备进行信息传递的公共通道。 (3)人—机接口 键盘、显示器、打印机。 (4)系统支持功能 • 监视定时器(Watchdog):系统故障时使系统自动恢复运行。 • 电源掉电检测:检测交流电掉电后保护现场,上电后能从断电处继续运行。 • 后备存储器体:保护重要数据,容量不大,采用后备电池的 SRAM、EEPROM。. • 实时日历时钟:时间驱动与事件驱动能力。常用带日历时钟芯片实现。 (5)磁盘系统 软磁盘、硬磁盘。 (6)通信接口 工业控制机与智能外设通信的接口。RS-232、IEEE-488 接口。 (7)输入输出通道 工业控制机与生产过程之间的信号传递和变换连接的通道。 2.工业控制机的软件组成 (1)系统软件 实时多任务操作系统、引导程序、调度执行程序。如 Intel 的 iRMX86、DOS、 Windows。 (2)支持软件 汇编语言、高级语言、编译程序、编辑程序、调试程序、诊断程序。
解析智能控制技术是什么及与传统控制的区别
解析智能控制技术是什么及与传统控制的区别解析智能控制技术是什么及与传统控制的区别智能控制是什么智能控制(intelligent controls)在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。
对许多复杂的系统,难以建立有效的数学模型和用常规的控制理论去进行定量计算和分析,而必须采用定量方法与定性方法相结合的控制方式。
定量方法与定性方法相结合的目的是,要由机器用类似于人的智慧和经验来引导求解过程。
因此,在研究和设计智能系统时,主要注意力不放在数学公式的表达、计算和处理方面,而是放在对任务和现实模型的描述、符号和环境的识别以及知识库和推理机的开发上,即智能控制的关键问题不是设计常规控制器,而是研制智能机器的模型。
此外,智能控制的核心在高层控制,即组织控制。
高层控制是对实际环境或过程进行组织、决策和规划,以实现问题求解。
为了完成这些任务,需要采用符号信息处理、启发式程序设计、知识表示、自动推理和决策等有关技术。
这些问题求解过程与人脑的思维过程有一定的相似性,即具有一定程度的“智能”。
随着人工智能和计算机技术的发展,已经有可能把自动控制和人工智能以及系统科学中一些有关学科分支(如系统工程、系统学、运筹学、信息论)结合起来,建立一种适用于复杂系统的控制理论和技术。
智能控制正是在这种条件下产生的。
它是自动控制技术的最新发展阶段,也是用计算机模拟人类智能进行控制的研究领域。
智能控制是以控制理论、计算机科学、人工智能、运筹学等学科为基础,扩展了相关的理论和技术,其中应用较多的有模糊逻辑、神经网络、专家系统、遗传算法等理论和自适应控制、自组织控制、自学习控制等技术。
智能控制与传统控制的区别控制界在近年来的共识认为控制器的设计从信息科学的层面看,其核心是控制算法的设计,控制算法主要根据系统的输入与输出信息、系统及其可能产生变化的信息、系统工作环境的信息,以及对系统所提任务和要求变化的信息,经过采集、加工、分析、计算以形成系统能接受并可据此进行工作的控制命令。
数字控制器的离散化设计
1 T0s 1
被采样后的差分方程:
(T T0 ) u2 (k) T0u2 (k 1) Tu1(k)
5.2.2 数字控制器离散化设计步骤
(z)
G(z) Y(z)
E(z)
U(z)
r(t)
T
D(z) T
H0(s)
Gp(s)
y(t)
1、根据控制系统的性能指标要求和其它约束条件,确定所需 的闭环脉冲传递函数Ф(z)
如果某一极点 zj 在单位圆上,则系统临界稳定,对于 有界的输入,系统的输出持续地等幅振荡;
如果 G(z) 的极点至少有一个在单位圆外,则采样系统 是不稳定的,对于有界的输入,系统的输出发散
4 差分方程
采样系统的数学模型用差分方程描述。
差分方程表示出系统离散输入与离散输出之间 的函数关系。
差分方程由输出序列y(k),及其移位序列y(k-1)、 y(k-2)、y(k-3)、……,以及输入序列u(k),及 其移位序列 u(k-1)、u(k-2)、u(k-3)、……,所 构成。( k = 0, 1, 2, …… )
式中N是可能情况下的最小正整数。这一形式表明闭环系统的 脉冲响应在N个采样周期后变为零,输出保持不变,从而意味 着系统在N拍之内达到稳态。
R(
z)
1
1 z
1
(3)单位速度函数 r(t) t
R(z)
Tz 1 (1 z 1)2
(4)单位加速度函数
r(t) 1 t 2 2
R(z)
T
2 z 1(1 z 1) 2(1 z 1)3
(5)典型输入函数
r(t) 1 t q1 (q 1)!
Hale Waihona Puke R(z) B(z) (1 z1)q
计控复习材料
计算机控制技术复习整理(Edited by Benson Kong)Caution:Anyone who takes advantage of this set of materials must not cheat in the exam,or he\she will suffer a unexpected accid ent in someday——Death Note(To d el ete this word ,you will face the evil). 第一章绪论1.1计算机控制系统概述1.1.1自动控制系统自动控制:就是在没有人参与的情况下,通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。
1.1.2计算机控制系统计算机控制系统:就是利用计算机(工业控制机)来实现生产过程自动控制的系统。
工作原理:分为实时数据采集、实时控制决策和实时控制输出三个步骤。
1.1.3计算机控制系统的组成计算机控制系统由计算机和生产过程两大部分组成。
1.1.4常用的计算机控制系统主机1.2计算机控制系统的典型形式1.2.1操作指导控制系统,属于开环控制结构。
1.2.2直接数字控制系统DDC,属于闭环控制系统,是计算机在工业生产过程中最普遍的一种应用方式。
1.2.3监督控制系统SCC,作用是改变给定值,所以又称为设定值控制SPC。
分为:SCC+模拟调节器的控制系统以及SCC+DCC的分级控制系统两种模式。
1.2.4集散控制系统DCS,也叫分布式控制系统。
结构模式为:“操作站—控制站—现场仪表”3层结构,系统成本高。
1.2.5现场总线控制系统FCS,是新一代分布式控制系统。
结构模式为:“操作站—现场总线智能仪表”两层结构。
1.2.6综合自动化系统1.3计算机控制系统的发展概况和趋势1.3.1计算机控制系统的发展概况:硬件、软件、理论。
1.3.2计算机控制系统的发展趋势计算机控制系统原理图:典型的连续控制系统原理框图:第二章数字控制技术3.1数字控制基础数字控制定义:生产机械根据数字计算机输出的数字信号,按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的控制方式。
计算机控制系统课件第一章(10下)
1.1.1 计算机控制系统的基本组成
—计算机控制技术—
常规控制系统和计算机控制系统的比 前者连续不断地测量, 较:前者连续不断地测量,经过反馈及 补偿后对生产过程产生连续不断的控制。 补偿后对生产过程产生连续不断的控制。 后者是采样控制系统, 后者是采样控制系统,微机每隔一个采 样周期T才对被控参数进行一次测量, 样周期T才对被控参数进行一次测量,根 据一定控制规律计算出控制量后, 据一定控制规律计算出控制量后,去控 制生产过程。在两次采样时刻之间, 制生产过程。在两次采样时刻之间,微 机对被控制参数不测量, 机对被控制参数不测量,其输出控制量 自然也保持不变。 自然也保持不变。
1.1.1 计算机控制系统的基本组成
—计算机控制技术—
上述过程不断重复, 上述过程不断重复,使系统能够按 一定的动态品质指标进行工作, 一定的动态品质指标进行工作,并对被 控参数和设备是否出现异常情况进行监 以便作出迅速处理。 督,以便作出迅速处理。 所谓“实时”是指信号的输入、 所谓“实时”是指信号的输入、运 算处理和输出能在一定的时间内完成。 算处理和输出能在一定的时间内完成。 即要求微机对输入信号要以足够快的速 度进行测量和处理, 度进行测量和处理,并在一定的时间内 作出反应或产生相应的控制。 作出反应或产生相应的控制。超出了这 个时间就会失去控制时机。 个时间就会失去控制时机。
第一章 绪论 本章的主要内容: 本章的主要内容: 1.1 计算机控制系统概述 1.2 计算机控制系统的分类 1.3 计算机控制系统的发展方向 1.4 计算机控制理论
—计算机控制技术—
1.1 计算机控制系统概述 本节的主要内容: 本节的主要内容: 1.1.1 计算机控制系统的基本组成
—计算机控制技术—
它与闭环控制系统不同, 它的控制器直 它与闭环控制系统不同 , 接根据给定信号去控制被控对象工作。 接根据给定信号去控制被控对象工作 。 被控制量在整个控制过程中对控制量不 产生影响。 与闭环控制系统相比, 产生影响 。 与闭环控制系统相比 , 它的 控制性能较差。 控制性能较差。
微型计算机控制技术答案
CALL DELAY
INC AH
DEC DX
LOOP NEXT
RET
DOUT ENDP
其中DELAY是一段延时程序。
第四章(常规及复杂控制技术)作业
答:工业控制机主要由以下几部分组成:
1、硬件组成:
(1)主机板:进行必要的数值计算,逻辑判断,数据处理。
(2)内部总线:内部各部分进行信息传递的公共通道,是一组信号线的集合。
(3)外部总线:与其他计算机和智能设备进行信息传送的公共通道。
(4)人--机接口
DEC DX
NOSC: IN AL , DX
TEST AL , 80H
JNZ NOSC //
NOEOC: IN AL ,DX
TEST AL ,80H
JZ NOEOC // EOC=0 ,等待
为平衡电容。
无源变换电路见书本上第31页(图2.18):
极性电容C起滤波的作用;
二极管D起限幅保护作用(当输出电压大于5V时,D导通减少流过的电流从而降低上的电压,保证输出不超过5V);
2.6 什么是采样过程?量化,孔径时间?
答:采样过程:按一定的时间间隔T,把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号转成在时刻0,T,2T,、、、、、、kT的一连串脉冲输出信号的过程称为采样过程。
MOV DX , 200H
MOV AL , 6DH
OUT DX , AL
HLT
2.12 请分别画出D/A转换器的单极性和双极性电压输出电路,并分别推出输出电压与输入数字两之间的关系式。
解:D/A转换器的单极性和双极性输出电路见书本上第44页(图2.33)。
计算机控制技术
计算机控制技术本课程学习指导资料根据该课程教学大纲的要求,参照现行采用教材《微型计算机控制技术》(于海生等主编,清华大学出版社,1999年3月第一版)以及课程学习光盘,并结合远程网络业余教育的特点和教学规律进行编写,适用于电气工程及其自动化专业专升本学生。
计算机控制技术是为了适应计算机的工业控制领域的需要而发展起来的一门专业技术,主要研究如何将计算机技术和自动控制理论应用于工业生产过程,并设计出所需要的计算机控制系统。
随着我国电力工业的发展,计算机及自动化控制技术在电力系统中的应用越来越广泛,本课程将帮助学生理解现有的自动控制设备的原理,提高对此类产品的认识,更好的利用这些设备或设计出相应的满足电力系统要求的控制设备。
学习本课程需首先具备一定的计算机软(汇编和C语言程序设计)、硬件(计算机构成、原理)知识,模拟、数字电子技术知识,以及自动控制理论的相关知识。
学完本课程后,应当结合实际设备进行深入的理解。
通过对本门课程的学习,学生应了解:计算机控制系统的发展及现状;计算机控制系统的在过程控制中的作用,及在本专业应用;主要模板的性能与应用范围;计算机控制系统中的复杂控制技术。
通过本门课程的学习,学生应熟悉:数字程序控制系统技术;计算机控制系统的初步分析、设计方法;能完成简单计算机控制系统构成、实时软件编制;计算机控制系统调试维护的基本知识。
通过本门课程的学习,学生应掌握:模拟自动控制系统与计算机控制系统的区别;计算机控制系统的分类及其特点;计算机控制系统的输入/输出通道的构成,及主要参数的选择;计算机控制系统中的常规控制技术(如PID控制器的设计);分散型控制系统(DCS)与现场总线(Fieldbus)技术。
11、本章学习要求本章应熟悉的内容有计算机技术、计算机控制理论的发展过程和计算机控制系统的发展趋势;应掌握的内容有:计算机控制系统的典型形式、工业控制机的特点和工业控制机的总线结构;应熟悉掌握的内容有:工业控制机的硬件组成及软件组成、计算机控制系统的工作原理。
常规质量控制技术方法和要求【模板】
附件7:常规质量控制技术方法和要求1、质量控制基础实验(1)空白试验值的测定与检测限的确定使用选定的分析方法对试验用纯水做全程序空白试验。
根据所得结果按照附件2:表三规定公式,计算检测限填入附件2:表三。
要求所得检测限近似于标准方法的给出值,明显偏高则不合格,应找原因重新测定。
(2)校准曲线绘制及线性检验标准系列应在线性范围内选取至少6个浓度点进行测定,扣除空白值后,以响应值的数据为纵坐标,浓度值为横坐标,绘制校准曲线并计算下列参数,结果填入附件2:表一、表四。
①相关系数一般要求r≥0.999,否则要求排除影响重新测定。
②列出回归方程y=a+bx 对截距a进行t检验,要求截距与零无显著性差异,否则找原因重做。
2、精密度偏性分析质量控制试验用实验室自配的标准溶液取0.1C、0.9C(C为标准曲线的测定上限),统一发放的标准水样、天然水样及加标天然水样,以随机次序每天一批,每次2份,原子吸收法共10批,分光法和容量法共6批。
计算下列参数,结果填入附件2:表一、二、三。
(1)批内变异MS批内(2)批间变异MS批间(3)批内、批间变异分析计算F值,如果F<F0.05,可评价变异“不显著”。
F>F0.01,可评价变异“显著”,实验结果可能受到环境、条件的影响。
F0.05<F<F0.01,可评价为变异显著性证据不足,应进一步找原因。
如果MS批间<MS批内,则。
若F<F0.05,说明批内、批间变异不显著,可将批间变异视为零,将批内变异作总变异的估计值,若F>F0.05,则必须查找原因并予以纠正。
(4)批内标准差(5)批间标准差(6)总标准差总标准差小于被测浓度的5%可以接受,当5%浓度低于方法给定的检测限时,即用检测限作为衡量标准。
3、准确度进行加标回收试验,计算回收率P%,结果填入附件2:表三。
4、质量控制图在方法的精密度和准确度均达到要求的基础上,按下述要求做成质量控制图,结果填入附件2:表五。
装饰装修工程施工技术要点及质量控制综述
装饰装修工程施工技术要点及质量控制综述装饰装修工程施工是一个需要综合考虑多个技术要点并进行质量控制的复杂过程。
以下是装饰装修工程施工技术要点及质量控制的综述:1. 施工技术要点:(1) 墙体施工:墙体是装饰装修工程中重要的构件之一,施工时应确保墙面平整、垂直,并且不得有开裂或空鼓现象。
砖砌墙应注意砖的砌筑质量,砂浆的配制比例等。
(2) 地面施工:地面施工应注意地面的平整度、硬度等指标。
地砖的铺贴应注意排列顺序、色调一致等。
(3) 天花施工:天花板施工应注意板材的选择、安装顺序、平整度等。
天花装饰的线条和吊顶应注意尺寸和安装牢固度。
(4) 电路施工:电路是装饰装修工程中的重要部分,应遵循电气设备安全规范,注意线路的敷设、保护措施、绝缘等。
2. 质量控制:(1) 施工图纸的准确性:施工前应对设计图纸进行仔细的分析和检查,确保施工过程中能准确地按照设计要求进行施工。
(2) 材料的质量管控:施工过程中应对使用的材料进行质量管控,确保材料符合国家标准,杜绝劣质材料的使用。
(3) 施工工艺的控制:施工过程中应按照相应的工艺要求进行操作,确保施工质量符合规范要求。
(4) 常规巡检和监测:施工过程中应进行常规的巡检和监测,及时发现并解决施工中的问题,确保质量合格。
(5) 质量验收:施工完成后应进行质量验收,包括现场验收和材料验收两个环节,确保施工质量符合合同要求和相关规范。
装饰装修工程施工技术要点及质量控制综述涵盖了墙体施工、地面施工、天花施工和电路施工等方面,并强调了施工图纸的准确性、材料质量的管控、施工工艺的控制、常规巡检和监测以及质量验收等重要环节。
只有严格遵循这些要点和控制措施,才能保证装饰装修工程的施工质量和工程安全。
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4.1.1 数字控制器的连续化设计步骤
1.设计步骤的第一步:假想的连续控制器D(S)
以前,我们在设计连续系统时,只要给定被控对象的模型,超 调量等性能指标,我们就可以设计了。因此,我们设计的第一步 就是找一种近似的结构,来设计一种假想的连续控制器D(S), 这时候我们的结构图可以简化为:
前向差分法也可由数值微分中得到。
采用前向差分近似可得 上式两边求Z变换后可推导出数字控制器为
(3)后向差分法 利用级数展开还可将Z=esT写成以下形式
双线性变换的优点在于,它把左半S平面转换到单 位圆内。如果使用双线性变换,一个稳定的连续控 制系统在变换之后仍将是稳定的,可是使用前向差 分法,就可能把它变拟PID调节器
PID控制规律为
对应的模拟PID调节器的传递函数为
KP为比例增益,KP与比例带δ成倒数关系即KP=1/δ, TI为积分时间,TD为微分时间, u(t)为控制量,e(t)为偏差。
比例带(度):调节器的输入变化量相对于输入信号范围,占 相应的输出变化量相对于输出信号范围的百分数。
①过渡品质系数Kv≥1 ② 过渡过程时间Ts≤10s ③阶跃响应超调量δ≤25% 设计满足上述要求的数字控制器D(Z)。
,要求
第一步:设计假想的连续校正传递函数D(S)。根据系统的 传递函数和性能指标,利用连续化设计方法不难设计出满 足要求的连续校正传递函数。
这是典型的微分校正
同时,我们可以容易的求得闭环传递函数,可以验证闭环连 续系统满足性能指标的要求。
3.将D(S)离散化为D(Z)
(1)双线性变换法 (2) (3)后向差分法
S与Z之间互 为线性变换
(1)双线性变换法
双线性变换或塔斯廷(Tustin)近似
D(s) U (s) 1 E(s) s
双线性变换也可从数值积分的梯形法对应得到。设积分控制规
上式两边求Z
(2)前向差分法
利用级数展开可将Z=esT Z=esT=1+sT+…≈1+sT
r(t) + e(t)
u(t)
y(t)
_
D(s)
G(s)
已知G(S)来求D(S)的方法有很多种,比如频率特性法、根轨迹 法等。
频率特性法与根轨迹法
控制系统的设计问题的三个基本要素为:模型、指 标和容许控制。
如果性能指标以单位阶跃响应的峰值时间、调节时 间(响应到达并保持在终值±5%内所需的时间)、超 调量、阻尼比、稳态误差等时域特征量给出时,一般 采用根轨迹法校正;
其中ωC是连续控制系统的剪切频率。 按上式的经验法选择的采样周期相当短。因此,采用连续化
设计方法,用数字控制器去近似连续控制器,要有相当短的采 样周期。
剪切频率
相角裕量:也称为相角裕度,定义为180°加开环幅
相曲线幅值为1时的相角,即
180°+
。
其中,ωC是控制系统的剪切频率 (或称截止频率)。 此时,开环控制系统的幅值为1。
请给出证明过程!
4.设计由计算机实现的控制算法
数字控制器D(Z)的一般形式为下式,其中n≥m, 各系数ai,bi为实数,且有n个极点和m
U(z)=(-a1z-1-a2z- 2 -…-anz-n)U(z)+(b0+b1z-1+…+bmz-m)E(z ) u(k)=-a1u(k-1)-a2u(k-2)-…-anu(k-n)
第二步:选择采样周期T。 闭环系统的无阻尼振荡的频率为wn=1Hz,阻尼系数
从而求得阻尼振荡频率
,
即振荡周期
选择采样周期T的一个经验规则是:在闭环系统的响应 中,每个振荡周期至少采样6~10次。根据这个经验规 则,这里选取T=1s。
第三步:计算离散等效传递函数D(z)。 第四步:设计计算机实现的控制算法。 第五步:仿真,校验。
4.1 数字控制器的连续化设计技术
设计方法:数字控制器的连续化设计是忽略控制回 路中所有的零阶保持器和采样器,在S域中按连续系 统进行初步设计,求出连续控制器,然后通过某种近 似,将连续控制器离散化为数字控制器,并由计算机 来实现。
4.1.1 数字控制器的连续化设计步骤 4.1.2 数字PID控制器的设计 4.1.3 数字PID控制器的改进 4.1.4 数字PID控制器的参数整定
+b0e(k)+b1e(k-1)+…+bme(k-m))
5.校验
控制器D(z)设计完并求出控制算法后,须按 图4.1所示的计算机控制系统检验其闭环特 性是否符合设计要求,这一步可由计算机控 制系统的数字仿真计算来验证,如果满足设 计要求设计结束,否则应修改设计。
举例
已知某伺服系统被控对象的传递函数为 满足性能指标为:
如果性能指标以系统的相角裕度、幅值裕度、谐振 峰值、闭环带宽、静态误差系数等频域特征量给出时, 一般采用频率法校正。
目前,工程技术界多习惯采用频率法。
2.选择采样周期T
香农采样定理给出了从采样信号恢复连续信号的最低 采样频率。
在计算机控制系统中,完成信号恢复功能一般由零阶 保持器H(S)来实现。零阶保持器的传递函数为
其频率特性为
从上式可以看出,零阶保持器将对控制信号产生附加相移(滞 后)。对于小的采样周期,可把零阶保持器H(S)近似为:
我们能从上式得出什么结论呢? 上式表明,当T很小时,零阶保持器H(S)可用半个采样周期的 时间滞后环节来近似。它使得相角滞后了。而在控制理论中, 大家都知道,若有滞后的环节,每滞后一段时间,其相位裕 量就减少一部分。我们就要把相应减少的相位裕量补偿回来。 假定相位裕量可减少5°~15°,
校准前后控制输出曲线
4.1.2 数字PID控制器的设计
根据偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)进行控制(简称 PID控制),是控制系统中应用最为广泛的一种控制规 律。 PID调节器之所以经久不衰,主要有以下优点: 1.技术成熟,通用性强 2.原理简单,易被人们熟悉和掌握 3.不需要建立数学模型 4.控制效果好
①首先,什么是数字控制器? ②控制系统的四大要素是什么? 被控对象、检测变送器、执行机构、控制器 计算机控制系统的结构框图:
r(t) + _
e(t)
e(k)
D(z)
T
u(k) T
u(t)
y(t)
H(s)
G(s)
这是一个采样系统的框图:控制器D(Z)的输入量是 偏差,U(k)是控制量 H(S)是零阶保持器