计算机控制技术ppt
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开课目的和任务
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。
目的在于使学生了解和掌握以微型机为核心组成的控制 系统的硬件、软件基础知识和基本应用技术。
成。而且这个时间范围的大小跟被控对象联系非常的紧密！ ★ 实时控制系统必定是在线系统。
1.1.2. 计算机控制系统的组成
硬件部分：主机、接口电路、过程输入/输出通道、外 部设备、 操作台
★ 主机
中央处理器（CPU）
内存储器(RAM和ROM)
★接口电路: 主机与外部设备、输入输出通道进行信息交换的桥梁
优点：结构简单，控制灵活和安全。 缺点：要由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。
2．直接数字控制系统 （Direct Digital Control—DDC）
CRT
输入通道
计
(AI.DI）
生
打印机
算
产
机
过
报警
程
操作台
输出通道 (AO.DO)
★ 要求：实时性好、可靠性高和适应性强 ★ 一台计算机通常要控制几个或几十个回路
课程总目录
• 绪论 • 输入输出接口与过程通道 • 数字控制技术 • 计算机控制系统数学基础 • 常规及复杂控制技术 • 现代控制技术 • 应用程序设计与实现技术
课程总目标
学完本课程后，你应具有以下能力： • 熟悉计算机控制系统的组成原则 • 了解计算机控制系统结构 • 掌握计算机控制系统设计的方法 • 把握计算机控制系统的发展方向 • 灵活应用计算机控制技术解决一些实际应用问题
• 自动控制 控制器
在没有人直接参与的情况下，利用外加的
设备或装置，使机器、设备或生产过程的某
个工作状态或参数自动地按照预定的规律运
行。
被控量
被控对象
自动控制系统的结构
给定量 + -
控制器
执行机构
检测装置
被控对象
被控量
自动控制系统的基本功能是进行信号的传递、加工、比 较和控制。这些功能是由检测装置、控制器和执行机构来完 成的。其中控制器是控制系统的关键部分，它决定了控制系 统的控制性能和应用范围。
★过程输入/输出通道
★外部设备
输入设备
输出设备
外存储器
模拟量输入通道 模拟量输出通道 开关量输入通道 开关量输出通道
★ 操作台
（CRT）显示器或(LED)数码显示器
键盘（功能键和数字键）
软件部分：
系统软件 软件 应用软件
操作系统 语言加工系统
1）连续控制系统中，各处信号是模拟信号；计算机控制系统 是含有模拟信号和数字信号的混合系统。
2）连续控制系统中，控制规律由模拟电路实现。计算机控制 系统中，控制规律由计算机通过程序实现，具有很大的灵活 性和适应性。
3）计算机控制系统具有丰富的指令系统和很强的逻辑判断功 能，能实现复杂控制规律。
4）连续控制系统中，给定值与反馈值的比较是连续进行 的，控制器对产生的偏差也是连续调节的。计算机控制 系统不是连续控制的，而是离散控制的。
第1章 绪论
内容提要
• 计算机控制系统概述 • 计算机控制系统的典型形式 • 工业控制机的组成结构及特点 • 计算机控制系统的发展概况及趋势
本章要求、重难点
• 基本要求：了解计算机控制系统及其基本组成。 • 教学重点：计算机控制系统的典型形式。 • 教学难点：计算机控制系统的工作原理。
1.1 计算机控制系统概述
编辑程序 编译程序 连接、装配程序
诊断系统
调试程序 子程序库
控制程序
数据可靠性检查程序
数据采集及处理程序
Biblioteka Baidu
A／D转换及采样程序 数字滤波程序
线性化处理程序
数据采集程序
巡回检测程序
越限报警程序 事故预告程序
画面显示程序
数据管理程序
5）连续控制系统中，一般是一个控制器控制一个回路。 计算机控制系统中，一个控制器分时控制多个回路。
6）采用计算机控制系统，如分级计算机控制系统、集散 控制系统、计算机网络控制系统等，便于实现控制与管 理的一体化，是工业企业的自动化程度进一步提高。
1.2 计算机控制系统的典型形式
1．操作指导控制系统
1.1.1 计算机控制系统及其组成
1. 计算机控制系统 （1）计算机控制系统的工作原理
给定量 + -
e 控制器 u
D/A
A/D
执行机构
被控对象
测量变送
被控量
y
工控机
被控对象
工作原理
实时数据采集： 对来自测量变送装置的被控变量的瞬时值进行检测和输入。
实时控制决策： 对采集到的被控变量进行分析和处理，并按已定的控制规律，决 定将要采取的控制行为。
3．监督控制系统（Supervisory Computer Control —SCC ）
课程安排
• 理论教学26学时 • 实验单独设课，6学时，共3个实验
考核办法
平时成绩：20% 期末考试成绩：80%
参考书目
1. 《计算机控制系统 》，李元春等编著，高等教育出版社 2. 《计算机控制技术 》，姜学军编著，清华大学出版社 3.《微型计算机控制技术 》，潘新民等编著，电子工业出版社 4.《计算机控制技术》，冯培悌编著，浙江大学出版社 5. 期刊－－工业控制机（技术性比较强）、测控技术、电气自 动化、自动化仪表、工业仪表与自动化装置，化工自动化及仪 表等等。
1.1.3. 常用的计算机控制系统主机
1)可编程控制器 2)工控机 3)嵌入式系统
(1) 嵌入式微处理器 ARM (2) 嵌入式微控制器 单片机 (3) 嵌入式DSP处理器 (4) 嵌入式片上系统 SoC
4)智能调节器
1.1.4. 计算机控制系统的特点
计算机控制系统同连续控制系统相比，具有以下特点：
实时控制输出： 根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
（2）在线方式和离线方式 ★ 在线方式或联机方式：生产过程和计算机直接连接，并受计算机
控制的方式。 ★ 离线方式或脱机方式：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作相应操作的方式。 （3）实时的含义 ★ 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
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。
目的在于使学生了解和掌握以微型机为核心组成的控制 系统的硬件、软件基础知识和基本应用技术。
成。而且这个时间范围的大小跟被控对象联系非常的紧密！ ★ 实时控制系统必定是在线系统。
1.1.2. 计算机控制系统的组成
硬件部分：主机、接口电路、过程输入/输出通道、外 部设备、 操作台
★ 主机
中央处理器（CPU）
内存储器(RAM和ROM)
★接口电路: 主机与外部设备、输入输出通道进行信息交换的桥梁
优点：结构简单，控制灵活和安全。 缺点：要由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。
2．直接数字控制系统 （Direct Digital Control—DDC）
CRT
输入通道
计
(AI.DI）
生
打印机
算
产
机
过
报警
程
操作台
输出通道 (AO.DO)
★ 要求：实时性好、可靠性高和适应性强 ★ 一台计算机通常要控制几个或几十个回路
课程总目录
• 绪论 • 输入输出接口与过程通道 • 数字控制技术 • 计算机控制系统数学基础 • 常规及复杂控制技术 • 现代控制技术 • 应用程序设计与实现技术
课程总目标
学完本课程后，你应具有以下能力： • 熟悉计算机控制系统的组成原则 • 了解计算机控制系统结构 • 掌握计算机控制系统设计的方法 • 把握计算机控制系统的发展方向 • 灵活应用计算机控制技术解决一些实际应用问题
• 自动控制 控制器
在没有人直接参与的情况下，利用外加的
设备或装置，使机器、设备或生产过程的某
个工作状态或参数自动地按照预定的规律运
行。
被控量
被控对象
自动控制系统的结构
给定量 + -
控制器
执行机构
检测装置
被控对象
被控量
自动控制系统的基本功能是进行信号的传递、加工、比 较和控制。这些功能是由检测装置、控制器和执行机构来完 成的。其中控制器是控制系统的关键部分，它决定了控制系 统的控制性能和应用范围。
★过程输入/输出通道
★外部设备
输入设备
输出设备
外存储器
模拟量输入通道 模拟量输出通道 开关量输入通道 开关量输出通道
★ 操作台
（CRT）显示器或(LED)数码显示器
键盘（功能键和数字键）
软件部分：
系统软件 软件 应用软件
操作系统 语言加工系统
1）连续控制系统中，各处信号是模拟信号；计算机控制系统 是含有模拟信号和数字信号的混合系统。
2）连续控制系统中，控制规律由模拟电路实现。计算机控制 系统中，控制规律由计算机通过程序实现，具有很大的灵活 性和适应性。
3）计算机控制系统具有丰富的指令系统和很强的逻辑判断功 能，能实现复杂控制规律。
4）连续控制系统中，给定值与反馈值的比较是连续进行 的，控制器对产生的偏差也是连续调节的。计算机控制 系统不是连续控制的，而是离散控制的。
第1章 绪论
内容提要
• 计算机控制系统概述 • 计算机控制系统的典型形式 • 工业控制机的组成结构及特点 • 计算机控制系统的发展概况及趋势
本章要求、重难点
• 基本要求：了解计算机控制系统及其基本组成。 • 教学重点：计算机控制系统的典型形式。 • 教学难点：计算机控制系统的工作原理。
1.1 计算机控制系统概述
编辑程序 编译程序 连接、装配程序
诊断系统
调试程序 子程序库
控制程序
数据可靠性检查程序
数据采集及处理程序
Biblioteka Baidu
A／D转换及采样程序 数字滤波程序
线性化处理程序
数据采集程序
巡回检测程序
越限报警程序 事故预告程序
画面显示程序
数据管理程序
5）连续控制系统中，一般是一个控制器控制一个回路。 计算机控制系统中，一个控制器分时控制多个回路。
6）采用计算机控制系统，如分级计算机控制系统、集散 控制系统、计算机网络控制系统等，便于实现控制与管 理的一体化，是工业企业的自动化程度进一步提高。
1.2 计算机控制系统的典型形式
1．操作指导控制系统
1.1.1 计算机控制系统及其组成
1. 计算机控制系统 （1）计算机控制系统的工作原理
给定量 + -
e 控制器 u
D/A
A/D
执行机构
被控对象
测量变送
被控量
y
工控机
被控对象
工作原理
实时数据采集： 对来自测量变送装置的被控变量的瞬时值进行检测和输入。
实时控制决策： 对采集到的被控变量进行分析和处理，并按已定的控制规律，决 定将要采取的控制行为。
3．监督控制系统（Supervisory Computer Control —SCC ）
课程安排
• 理论教学26学时 • 实验单独设课，6学时，共3个实验
考核办法
平时成绩：20% 期末考试成绩：80%
参考书目
1. 《计算机控制系统 》，李元春等编著，高等教育出版社 2. 《计算机控制技术 》，姜学军编著，清华大学出版社 3.《微型计算机控制技术 》，潘新民等编著，电子工业出版社 4.《计算机控制技术》，冯培悌编著，浙江大学出版社 5. 期刊－－工业控制机（技术性比较强）、测控技术、电气自 动化、自动化仪表、工业仪表与自动化装置，化工自动化及仪 表等等。
1.1.3. 常用的计算机控制系统主机
1)可编程控制器 2)工控机 3)嵌入式系统
(1) 嵌入式微处理器 ARM (2) 嵌入式微控制器 单片机 (3) 嵌入式DSP处理器 (4) 嵌入式片上系统 SoC
4)智能调节器
1.1.4. 计算机控制系统的特点
计算机控制系统同连续控制系统相比，具有以下特点：
实时控制输出： 根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
（2）在线方式和离线方式 ★ 在线方式或联机方式：生产过程和计算机直接连接，并受计算机
控制的方式。 ★ 离线方式或脱机方式：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作相应操作的方式。 （3）实时的含义 ★ 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