计算机控制技术课件第1章绪论资料

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测量元件
（1）闭环控制系统框图
开环控制系统
给定值
控制器 执行机构 被控对象 被控参数
（2）开环控制系统框图

开环控制系统与闭环控制系统不同，它 的控制器直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，它的控制性能较差。
2.
第六章讨论了计算机控制系统的应用 程序设计与实现技术，重点放在数据处理、 数字控制器的工程实现以及软件抗干扰技 术；
第七章讨论了分散型测控网络技术， 阐述通信网络技术、DCS控制技术，介绍 现场总线技术；
第八章讨论了计算机控制系统的设 计原则、步骤和工程实现，并给出了设 计实例；
第1章
1.1
1.1.1
不是在线系统! 但却是实时系统
优点：结构简单，控制灵活和安全。 缺点：开环控制。由人操作，实时性差，不能控制多个对象。
（2）直接数字控制(DDC)
管理命令
报告
计算机首先通过模拟量输 人工监管 控制决策 给定值 测量值 入通道、开关量输入通道 实时采集数据，然后按照 D/A DDC微型机 A/D 一定的控制规律进行计算， 反多路开关 多路开关 最后发出控制信息，并通 控制实施 过模拟量输出通道、开关 检测元件 量输出通道直接控制生产 生产 生产过程 过程 过程。
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； .离线方式(off-line): 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。
..实时(real-time)： 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。
.谢剑英，《微型计算机控制技术》，国防工业出版 社
熊静琪，《计算机控制技术》， 社 .何克忠，《计算机控制系统》， 社 .王锦标，《计算机控制系统》， 社 清华大学出版 清华大学出版 电子工业出版
.孙增圻，《计算机控制理论及应用》清华大学出版 社
主要内容
第一章是绪论，介绍了计算机控制系 统及其组成、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 制系统的发展概况和趋势； 第二章讨论了输入输出接口与过程通 道的硬件和软件设计；
给定信号 ×
计算机控制系统工作原理
被控参数 D/A转换器 执行机构 被控对象
微处理器
A/D转换器
如果把控制器用计算机来代替，就可以构
成计算机控制系统。在计算机控制系统中， 只要运用各种指令，就能编出符合某种控制 规律的程序。微处理器执行这样的程序，就 能实现对被控参数的控制。
（1）计算机控制系统的工作原理

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。

计算机控制系统的组成框图
1.1.2 计算机控制系统的典型型式 1.按照结构功能分类 2.按照控制规律分类
3.按照控制方式分类
计算机测得的信号数据，根据一定 1.按照功能来分类 的控制算法，计算出可供操作人员 （1）操作指导控制系统 选择的最优操作条件及操作方案。
第三章讨论了数字程序控制技术，重 点介绍了逐点比较法插补原理和步进电机 控制技术（工作原理以及工作方式）；
第四章主要讲解数字控制器的连续化 设计技术、数字控制器的离散化设计技术 以及相关的各类控制算法，介绍常规及复 杂控制技术；
第五章讨论了现代控制技术，主要 介绍了采用状态空间的输出反馈设计法、 极点配置设计法、最优化设计法；
计算机控制技术
主讲教师:都洪基
南京理工大学 . 自动化学院 2012.9
《计算机控制技术》课程说明
1、课程的性质
《计算机控制技术》是电气工程及自动化 专业的主干专业课之一。
2、前续基础课程
.自动控制理论（经典/现代） .微机原理（单片机）与接口技术 .程序设计技术（汇编、C/C++/VC、VB）
3、指定参考书和阅读期刊
绪
论
计算机控制系统概述
计算机控制系统及其组成
计算机控制系统：就是利用计 算机（工业控制计算机）来实现生产 过程自动控制的系统。
1.常规控制系统的一般形式
常规控制系统的一般形式
闭环控制系统 开环控制系统

微型计算机控制系统是由
计算机和工业对象两大部分组成。
闭环控制系统
给定值 被控参数
控制器
执行机构
优点： 能够实现自动控制、多回路控制，能够灵活 的把各种算法施加于生产过程。 缺点：结构复杂，投资高。
实 时 采 集 数 据
（3）监督控制系统（SCC）
监督控制：计算机根据原始工艺信息和其它 参数，按照描述生产过程的数学模型或其它 方法，自动地改变模拟调节器或以直接数字 控制方式工作的微型机中的给定值，从而使
多路开关
模拟调节器
..
检测元件
反多路开关 检测元件
生产过程
..
生产过程
..
（a）自动地改变模拟调节器
（b）直接数字控制方式
从本质上看，计算机控制系统的工作原理 ①实时数据采集：对来自测量变送装置的 被控量的瞬时值进行检测和输入。
②实时控制决策：对采集到的被控量进行 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）几个重要概念
.在线方式（on-line）:
！而且这个时间范围的大小跟被控对象联
系非常的紧密！不同的被控对象，对时间范围 的要求不同。
思考题
.在线系统是否一定是实时系统？ .实时系统是否一定是在线系统？
.如何保证系统的实时性？
关键
信号的输入、计算和输出都要在一定的时间 范围内完成！
3.计算机控制系统的组成
计算机控制系统主要由：工业控制机 和生产过程两大部分组成。
生产过程始终处于最优工况(如保持高质量、
高效率、低消耗、低成本等等)。从这个角度
上说，它的作用是改变给定值，所以又称设
定值控制。
（3）监督控制系统（SCC）结构形式
管理命令 管理命令 报告 人工监管 人工监管 给定值 给定值 测量值 测量值 报告
.
直接数字控制器
DDC A/D D/A 多路开关
.
A/D