第1章 计算机控制技术绪论答辩ppt课件.ppt

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1、计算机控制技术第1章绪论计算机控制系统是由计算机（工业控制计算机）和工业对象（被控对象）两大部分组成。图1.1给出了按偏差进行控制的闭环控制系统框图。图1.1闭环控制系统框图1.1计算机控制系统概述1.1.1计算机控制系统的一般概念返回本章首页图1.2中给出了开环控制系统框图。它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。图1.2开环控制系统框图如果把图1.1中的控制器用计算机来代替，就可以构成计算机控制系统，其基本框图如图1.

2、3所示。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。图1.3计算机控制系统基本框图给定值控制器执行器传感器被控对象变送器被控参数D/A转换A/D转换计算机在计算机控制系统中，计算机的作用主要有三个方面：①信息处理，对于复杂的控制系统，输入信号和根据控制规律的要求实现的输出偏差信号的计算工作量很大，采用模拟解算装置不能满足精度要求，因而需要采用计算机进行处理；②用计算机的软件程序实现对控制系统的校正以保证控制系统具有所要求的动态特性；③由于计算机具有快速完成

3、复杂的工程计算的能力，因而可以实现对系统的最优控制、自适应控制等高级控制功能及多功能计算调节。计算机控制系统，从本质上来看，它的控制过程可以归结为以下三个步骤：①实时数据采集对被控参数的瞬时值进行检测并输入。②实时决策对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定进—步的控制过程。③实时控制根据决策，适时地对控制机构发出控制信号。上述过程不断重复，使整个系统能够按照一定的动态品质指标进行工作，并且对被控参数和设备本身出现的异常状态及时监督并作出迅速处理。1.1.2计算机控制系统的组成计算机控制系统由计算机、外部设

4、备、操作台、输入通道、输出通道、检测装置、执行机构、被控对象以及相应的软件组成，如图1.4所示。外部设备操作台输入通道检测装置输出通道执行机构计算机被控对象图1.4计算机控制系统的组成打印机显示终端磁盘驱动器软件计算机实时时钟操作台接口接口接口接口DAAD多路开关反多路开关开关量输入开关量输出执行机构生产对象通用外部设备主机及操作台外部通道接口检测及变送控制对象传感器变送器图1.5计算机控制系统原理图1.1.3计算机控制系统的分类1．计算机操作指导控制系统图1.6计算机操作指导控制系统组成框图返回本节显示终端打印机计算机工业对

5、象A/D转换器采样器测量元件调节器2．直接数字控制系统（DDC）返回本节外部设备操作台A/D转换检测装置保持器执行机构计算机被控对象图1.7直接数字控制系统D/A转换3．监督计算机控制系统（SCC）计算机监督系统（SupervisoryComputerControl）简称SCC系统。SCC系统有两种不同的结构形式。一种是SCC+模拟调节器，另一种是SCC+DDC控制系统。（1）SCC+模拟调节器控制系统该系统原理图，如图1.8所示。图1.8SCC+模拟调节器控制系统原理图A/D转换检测装置模拟控制器执行机构SCC计算机被控对象D/

6、A转换保持器图1.9SCC+DCC控制系统原理图A/D转换检测装置DDC计算机执行机构SCC计算机被控对象D/A转换保持器（2）SCC+DDC控制系统4．计算机分级控制系统分级计算机控制系统是一个四级系统，各级计算机的功能如图1-10所示。装置控制级（DDC级）车间监督级（SCC级）工厂集中控制级（MIS）企业管理级（MIS）图1.10计算机分级控制系统返回本节5．集散控制系统由多台计算机分别控制生产过程中多个控制回路，同时又可集中获取数据和集中管理的自动控制系统。集散控制系统是控制(Control)、计算机(Computer)、

7、数据通讯(Communication)和屏幕(CRT)显示技术的综合应用，通常也将集散控制称为4C技术。中央处理机前端机生产过程数据通信总线前端机生产过程……图1.11集散控制系统1.1.4计算机控制系统的特点(1)运算速度快，精度高。(2)成本小，性能价格比高。(3)软件功能丰富，编程方便和硬件体积小(4)可靠性高。(5)可维护性强。(6)技术更新快、信息综合性强、操作便利。1.2信号的采样与恢复典型的计算机控制系统的结构如图1.12所示r(t)A/D转换数字控制器(计算机)y(t)u(t)u*(t)u(kT)e(kT)D/A转

8、换保持器被控对象采样器e*(t)e(t)图1.12典型计算机控制系统结构框图采样器、保持器和数字控制器的结构形式和控制规律决定系统动态特性，是研究的主要对象。控制系统的稳态控制精度由A/D、D/A转换器的分辨率决定。这说明A/D和D/A转换器只影响