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1 程序控制系统； 2 直接数字控制系统（DDCS）； 3 监督控制系统（SCCS）； 4 集散控制和分布式控制系统 （ TDCS—DCS）
• 计算机的性能指标可以从下面几个方 面考虑：
1 系统的稳定性； 2 响应的快速性； 3 控制的精确度； 4 系统的可靠性及抗干扰能力； 5 综合自动能力。
第五章 现代测控系统概论
• 信号在遥测数据采集系统中，需要通过媒介或信 道作长距离的传输，信噪比往往很低，这时还要 在系统的硬件结构上或软件的数据处理中增加相 应的环节。
第四章 计算机控制系统概述
• 1 微机过程控制系统的基本组成 • 2 计算机控制系统的类别及要求 • 3 计算机控制系统的性能指标
4.1 微机过程控制系统的基本组成
现代测控技术是建立在计算机信息基础上的 一门新兴技术，包括计算机自动测量和计算机控 制两大部分。它是自动控制，计算机科学与技术 ，微电子学和通信技术等多种学科、多种技术互 相结合，互相渗透，综合发展的新学科领域。
测量与控制是人类认识和改造世界的两项工作任务。
测量：采取各种方法获得反映客观事物或对象的运动属性的各 种数据、记录并进行必要的处理。
• 现代测控系统是以计算机信息技术为核 心，集测量和控制为一体的综合系统， 目的是实现生产过程的自动化。
• 计算机测控系统结构大致可分为三类： 1 基本型； 2 标准通用接口型； 3 闭环控制型。
5.1 基本型
计算机测控系统的基本形式
5.2 标准通用接口型
典型的VXI总线系统配置
5.3 闭环控制型
智能测量与控制系统设计
徐华中教授
武汉理工大学
主要内容
• 第一章 现代控制技术概论 • 第二章 现代控制技术研究的主要内容 • 第三章 数据采集系统概论 • 第四章 计算机控制系统概述 • 第五章 现代测控系统概论 • 第六章 现代测控技术的发展趋向
第一章 现代控制技术概论
1.1 现代测控技术的定义
• 控制的目的是使一个或多个过程变量达到 预定的最佳参考值、从而使系统处于最佳 工作状态。
• 微机系统与模拟系统相比，除硬件结构上 的差异之外，更重要的是两者之间的信息 形式与信息处理方法不同。微机系统是离 散数据控制系统，用离散控制理论，根据 系统数学模型设计系统控制器，并由程序 实现
一个计算机测控系统的硬件组成框图
控制系统：单纯以控制为目的，使控制对象实现预期 的要求
测控系统：以微机为核心，测控一体化的系统。
第二章 现代测控技术研究的主要内容
• 1 信号的获取与处理 • 2 总线接口技术 • 3 虚拟检测技术 • 4 抗干扰设计 • 5 基于数字图像处理的智能检测技术 • 6 数据融合技术 • 7 计算机控制系统理论与技术 • 8 智能控制理论和技术
生产工艺过程闭环控制系统中的测试系统框图
6.3 系统化及标准化
• 现代检测与控制任务，更多地涉及到系 统的特征。因而在系统内部，若要设立 多台微机，则这些微机往往不是互不相 干的，而是要构成相互联系的整体，这 就形成了各种多微机系统。即使使用单 独微机进行集中控制，也要通过标准总 线和各个部件发生联络。
A/D
微机
模拟输出通道
模拟显示器
报警器
一个通用数据采集系统的基本组成框图
3.2 通用数据采集系统功能简介
数据采集系统
数据入
数据存储与管理
数据处理
3.2.1 数据输入的功能
• 数据输入部分主要有信号传感器、输 入通道和数据模数(A/D)转换.
• 传感器的功能是将被测对象的各种物理量转换成 为电信号;
3.2.3 数据处理
• 数据处理主要功能有：预处理、数据 分类和检索和输出变换。
• 预处理是从原始数据中滤除噪声、干扰或其它非 信号数据，从而提取能够反映对象状态特征的信 息；
• 对数据进行分类，是为了方便检索。对数据进行 统计，计算特征参数，从而得到某些更能表达对 象内在特征的二次数据，例如信号的频域特性。
解调器
遥测系统的组成框图
译码器
数据处理 输出显示
• 数据输入采集器和处理显示装置均远离被测参数 的一方时，需要通过媒介遥感接收信号源的信号 。例如，远地的信息载体可能发射紫外射线、红 外射线、微波等放射线，它们被检测元件感受并 传回信息。
• 有些场合则是依靠激光器、声纳、雷达或振动等 投到被测物体上，然后由传感器检测出返回来的 信号，从中提取有用的信息。
给定值
微型计算机
+
-
控制器
执行
被控
D/A
机构
对象
被控量
操作台
A/D
采样
传感
人机对话设备
过程输入通道
一个单回路微机过程控制的最小系统
输入量
• 在上图里，微机控制既控制整个系统 协调工作，对给定量和反馈量进行误 差检测的比较。
4.2 计算机控制系统的类别及要求
• 按计算机在计算机控制系统中所担任 的不同控制任务分类，有以下几种：
第三章 数据采集系统概论
• 1 通用数据采集系统 • 2 遥测数据采集系统
3.1 通用数据采集系统框图
• 现代数据采集系统是使用微机控制多路数据自动 检测或巡回检测，并能对数据进行存储、处理、 分析、计算以及从测试数据中提取有用信息供显 示、记录、打印或描绘的系统。
被测参数
数据记录器
传感器
模拟输入信道
• 通过输入通道分时切换，分别接通多个通道，再 送到微机进行下一步处理;
• 通过数据转换得到数字信号，方便了后续的信息 处理。
3.2.2 数据存储与管理的功能
• 根据采集数据任务的需要，有时需要 将大量的原始数据在进行处理之前作 暂时存储。通用的数据采集系统中常 常有各种存储器的记录器。
• 微机系统可以把数据存放在磁盘中。 微机还可以通过建立数据库或使用公 用数据库，方便对数据进行调用和管 理。
控制：采取各种方法支配或约束某一事物或对象的运动过程， 达到一定的目的。
相应地，人们就要研制和发展测控仪器或系统以实现 测量控制，与之相关的理论与技术就是测控技术。
1.2 测控技术的分类
测控技术或测控系统按照任务的不同，可以分为三大 类，即检测系统、控制系统和测控系统。
检测系统：单纯以测试或检测为目的，主要实现数据 的采集，所以又称为数据采集系统
• 输出变换，一是将经过加工处理后的数据恢复成 原来的物理量形式；二是转换成屏幕显示数据或 在其它设备上输出数据。
3.3 遥测数据采集系统
• 如果被测对象信号源远离数据采集系统或 计算机，或走出人们能够进入的区域，如
运载火箭、海洋深处或危险区域，则需要 采用遥测技术。
数据输入采集器
编码器
调制器
信道
• 计算机的性能指标可以从下面几个方 面考虑：
1 系统的稳定性； 2 响应的快速性； 3 控制的精确度； 4 系统的可靠性及抗干扰能力； 5 综合自动能力。
第五章 现代测控系统概论
• 信号在遥测数据采集系统中，需要通过媒介或信 道作长距离的传输，信噪比往往很低，这时还要 在系统的硬件结构上或软件的数据处理中增加相 应的环节。
第四章 计算机控制系统概述
• 1 微机过程控制系统的基本组成 • 2 计算机控制系统的类别及要求 • 3 计算机控制系统的性能指标
4.1 微机过程控制系统的基本组成
现代测控技术是建立在计算机信息基础上的 一门新兴技术，包括计算机自动测量和计算机控 制两大部分。它是自动控制，计算机科学与技术 ，微电子学和通信技术等多种学科、多种技术互 相结合，互相渗透，综合发展的新学科领域。
测量与控制是人类认识和改造世界的两项工作任务。
测量：采取各种方法获得反映客观事物或对象的运动属性的各 种数据、记录并进行必要的处理。
• 现代测控系统是以计算机信息技术为核 心，集测量和控制为一体的综合系统， 目的是实现生产过程的自动化。
• 计算机测控系统结构大致可分为三类： 1 基本型； 2 标准通用接口型； 3 闭环控制型。
5.1 基本型
计算机测控系统的基本形式
5.2 标准通用接口型
典型的VXI总线系统配置
5.3 闭环控制型
智能测量与控制系统设计
徐华中教授
武汉理工大学
主要内容
• 第一章 现代控制技术概论 • 第二章 现代控制技术研究的主要内容 • 第三章 数据采集系统概论 • 第四章 计算机控制系统概述 • 第五章 现代测控系统概论 • 第六章 现代测控技术的发展趋向
第一章 现代控制技术概论
1.1 现代测控技术的定义
• 控制的目的是使一个或多个过程变量达到 预定的最佳参考值、从而使系统处于最佳 工作状态。
• 微机系统与模拟系统相比，除硬件结构上 的差异之外，更重要的是两者之间的信息 形式与信息处理方法不同。微机系统是离 散数据控制系统，用离散控制理论，根据 系统数学模型设计系统控制器，并由程序 实现
一个计算机测控系统的硬件组成框图
控制系统：单纯以控制为目的，使控制对象实现预期 的要求
测控系统：以微机为核心，测控一体化的系统。
第二章 现代测控技术研究的主要内容
• 1 信号的获取与处理 • 2 总线接口技术 • 3 虚拟检测技术 • 4 抗干扰设计 • 5 基于数字图像处理的智能检测技术 • 6 数据融合技术 • 7 计算机控制系统理论与技术 • 8 智能控制理论和技术
生产工艺过程闭环控制系统中的测试系统框图
6.3 系统化及标准化
• 现代检测与控制任务，更多地涉及到系 统的特征。因而在系统内部，若要设立 多台微机，则这些微机往往不是互不相 干的，而是要构成相互联系的整体，这 就形成了各种多微机系统。即使使用单 独微机进行集中控制，也要通过标准总 线和各个部件发生联络。
A/D
微机
模拟输出通道
模拟显示器
报警器
一个通用数据采集系统的基本组成框图
3.2 通用数据采集系统功能简介
数据采集系统
数据入
数据存储与管理
数据处理
3.2.1 数据输入的功能
• 数据输入部分主要有信号传感器、输 入通道和数据模数(A/D)转换.
• 传感器的功能是将被测对象的各种物理量转换成 为电信号;
3.2.3 数据处理
• 数据处理主要功能有：预处理、数据 分类和检索和输出变换。
• 预处理是从原始数据中滤除噪声、干扰或其它非 信号数据，从而提取能够反映对象状态特征的信 息；
• 对数据进行分类，是为了方便检索。对数据进行 统计，计算特征参数，从而得到某些更能表达对 象内在特征的二次数据，例如信号的频域特性。
解调器
遥测系统的组成框图
译码器
数据处理 输出显示
• 数据输入采集器和处理显示装置均远离被测参数 的一方时，需要通过媒介遥感接收信号源的信号 。例如，远地的信息载体可能发射紫外射线、红 外射线、微波等放射线，它们被检测元件感受并 传回信息。
• 有些场合则是依靠激光器、声纳、雷达或振动等 投到被测物体上，然后由传感器检测出返回来的 信号，从中提取有用的信息。
给定值
微型计算机
+
-
控制器
执行
被控
D/A
机构
对象
被控量
操作台
A/D
采样
传感
人机对话设备
过程输入通道
一个单回路微机过程控制的最小系统
输入量
• 在上图里，微机控制既控制整个系统 协调工作，对给定量和反馈量进行误 差检测的比较。
4.2 计算机控制系统的类别及要求
• 按计算机在计算机控制系统中所担任 的不同控制任务分类，有以下几种：
第三章 数据采集系统概论
• 1 通用数据采集系统 • 2 遥测数据采集系统
3.1 通用数据采集系统框图
• 现代数据采集系统是使用微机控制多路数据自动 检测或巡回检测，并能对数据进行存储、处理、 分析、计算以及从测试数据中提取有用信息供显 示、记录、打印或描绘的系统。
被测参数
数据记录器
传感器
模拟输入信道
• 通过输入通道分时切换，分别接通多个通道，再 送到微机进行下一步处理;
• 通过数据转换得到数字信号，方便了后续的信息 处理。
3.2.2 数据存储与管理的功能
• 根据采集数据任务的需要，有时需要 将大量的原始数据在进行处理之前作 暂时存储。通用的数据采集系统中常 常有各种存储器的记录器。
• 微机系统可以把数据存放在磁盘中。 微机还可以通过建立数据库或使用公 用数据库，方便对数据进行调用和管 理。
控制：采取各种方法支配或约束某一事物或对象的运动过程， 达到一定的目的。
相应地，人们就要研制和发展测控仪器或系统以实现 测量控制，与之相关的理论与技术就是测控技术。
1.2 测控技术的分类
测控技术或测控系统按照任务的不同，可以分为三大 类，即检测系统、控制系统和测控系统。
检测系统：单纯以测试或检测为目的，主要实现数据 的采集，所以又称为数据采集系统
• 输出变换，一是将经过加工处理后的数据恢复成 原来的物理量形式；二是转换成屏幕显示数据或 在其它设备上输出数据。
3.3 遥测数据采集系统
• 如果被测对象信号源远离数据采集系统或 计算机，或走出人们能够进入的区域，如
运载火箭、海洋深处或危险区域，则需要 采用遥测技术。
数据输入采集器
编码器
调制器
信道