计算机控制技术1.ppt

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1、计算机控制技术（40学时）主讲：刘增环2008.5计算机控制技术第一章绪论第二章输入输出接口技术和输入输出通道第三章数字控制器的模拟化设计第四章数字控制器的直接设计第五章数字控制器的最优化设计第六章微型计算机控制系统设计第七章多微处理机控制系统第八章计算机控制系统的可靠性保证第一章绪论讲授内容：工业控制机的组成结构及特点计算机控制系统概述重点掌握：计算机控制系统的工作原理计算机控制系统的五种典型形式工业控制机的特点控制系统的总线结构第一节计算机控制系统的组成及特点一、计算机控制的一般概念逐步发展起来的经典控制理论在解决较简单的自动控制系统设计方面获得了很大

2、的成功，在这个基础上发展起来的模拟式自动控制系统也已达到相当完善的程度。但是，它的进一步发展受到了限制，在复杂控制规律的实现、系统的最优化、可靠性等方面已不能满足更高的要求。第一节计算机控制系统的组成及特点一、计算机控制的一般概念现代控制理论的发展给自动控制系统增添了理论工具，而计算机技术的发展为新型控制规律的实现、构造高性能的控制系统提供了物质基础，两者的结合极大地推动了自动控制技术的发展。计算机控制系统是在自动控制技术和计算机技术飞速发展的基础上产生的。第一节计算机控制系统的组成及特点一、计算机控制的一般概念计算机用于工业控制是近年来发展非常迅速的领域

3、。简单而言，计算机控制系统就是采用计算机来实现的工业自动控制(含管理)系统。第一节计算机控制系统的组成及特点一、计算机控制的一般概念在控制系统中引入计算机，可以充分利用计算机的运算、逻辑判断和记忆等功能完成多种控制任务。计算机只能处理数字信号，因而给定值和反馈量要先经过A／D转换器将其转换为数字量，才能输入计算机。当计算机接收了给定量和反馈量后，依照偏差值，按某种控制规律进行运算(如PID运算)，计算结果(数字信号)再经过D／A转换器，将数字信号转换成模拟信号输出到执行机构，便完成了对系统的控制作用。第一节计算机控制系统的组成及特点一、计算机控制的一般概念

4、计算机控制系统除用于过程控制外，在机电控制、航天技术和各种军事装备中也得到了广泛应用。例如，通信卫星的姿态控制、卫星跟踪天线的控制、电气传动装置的控制、数控机床、工业机器人的姿态、力控系统、飞机、大型油轮的自动驾驶仪等等。使用计算机控制，采用智能控制方法，大大提高系统的控制精度。第一节计算机控制系统的组成及特点二、计算机控制系统的组成典型的计算机控制系统结构可分为硬件、控制软件和计算机通信网络三部分，如图所示。a硬件——指计算机本身及其外围设备，一般包括中央处理器、内存储器、磁盘驱动器、各种接口电路、以A／D转换和D／A转换为核心的模拟量I／O通道、数字量

5、I／O通道以及各种显示、记录设备、运行操作台等。由中央处理器、时钟电路、内存储器构成的计算机主机是组成计算机控制系统的核心部件，主要进行数据采集、数据处理、逻辑判断、控制量计算、越限报警等，通过接口电路向系统发出各种控制命令，指挥全系统有条不紊地协调工作。操作台是人—机对话的联系纽带，操作人员可通过操作台向计算机输入和修改控制参数，发出各种操作命令；计算机可向操作人员显示系统运行状况，发出报警信号。操作台一般包括各种控制开关、数字键、功能键、指示灯、声讯器、数字显示器或CRT显示器等。通用外围设备主要是为了扩大计算机主机的功能而配置的。它们用来显示、存储、

6、打印、记录各种数据。常用的有打印机、记录仪、图形显示器(CRT)、软盘、硬盘及外存储器等。I／O接口与I／O通道——是计算机主机与外部连接的桥梁常用的I／O接口有并行接口、串行接口等。I／O通道——有模拟量I／O通道和数字量I／O通道。模拟量I／O通道的作用——一方面将经由传感器得到的工业对象的生产过程参数变换成二进制代码传送给计算机；另一方面将计算机输出的数字控制量变换为控制操作执行机构的模拟信号，以实现对生产过程的控制。数字量通道的作用——除完成编码数字输入输出外，还可将各种继电器、限位开关等的状态通过输入接口传送给计算机，或将计算机发出的开关动作逻辑

7、信号经由输出接口传送给生产机械中的各个电子开关或电磁开关。传感器的主要功能——将被检测的非电学量参数转变成电学量，如热电偶把温度变成电压信号，压力传感器把压力变成电信号等等。变送器的作用是将传感器得到的电信号转变成适用于计算机接口使用的标准的电信号(如0～10mADC)。执行机构——常用的有各种电动、液动、气动开关，电液伺服阀，交、直流电动机，步进电动机等等。系统复杂程度的不同，组成计算机控制系统的硬件数量也不同，一般根据需要可进行扩展。采用具有各种通用功能的、基于标准总线的插件板。例如现在流行的STD标准总线和PC标准总线工业控制计算机，就是典型的产品。

8、第一节计算机控制系统的组成及特点二、计算机控制系统的组成b控制软件