技术概述微型计算机控制技术研究的内容及.ppt

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1、第5章微型计算机控制技术概述微型计算机控制技术研究的内容及特点研究的内容：主要研究控制理论、计算机技术（软、硬件技术）、网络通信技术、测量技术、信号处理技术等在微机控制中的应用、以及微机的控制方法及其应用。主要的特点：1）理论性强：应用各种控制理论、信号处理理论等2）综合性强：应用有控制理论、计算机硬件技术、编程技术、网络技术、测量技术、信号处理技术、电子技术等3）实践性强：所有设计、计算必须要反复进行实验；在实践中积累了大量的经验方法、经验数据等4）理论与实践相结合5）实用性强6）应用广泛等第5章微型计算机控制技术概述计算机控制技术发展迅速1、近30年计算机发展迅速微机、单片机，从8位

2、机到32位、64位机，主频从几兆到几千兆，集成度达数千万只晶体管，可靠性提高、体积小、功耗低。2、计算机控制系统发展迅速应用机型：单板机、单片机、STD总线工控机、工业PC机控制方式：从单机控制到集散控制、现场总线网络控制应用范围：从大型企业到一般企业控制对象：从生产过程到检测设备一般的仪器仪表第5章微型计算机控制技术概述本章主要内容1.1微型计算机控制系统组成1.2微型计算机控制系统分类1.3微型计算机控制系统发展概况及趋势5.1微型计算机控制系统组成（1）微型计算机控制系统主要由微型计算机、接口电路、检测部件、执行机构、外部通用设备等五部分组成。如图1-1所示。5.1微型计算机控制系

3、统组成（2）1.1.1微型机控制系统硬件结构系统硬件主要由以下5部分构成1、主机作用为系统核心：检测、数据处理、判断、计算、控制、报警等。选型：STD总线机、工业PC机、8位或16位或32位单片机等。2、I/O接口并行接口8255或8155串行接口8251等直接数据传输控制器8237中断控制器8259定时器/计数器8253A/D转换器ADC0809等D/A转换器DAC0832等1.1微型计算机控制系统组成（3）3、通用外部设备作用：显示、打印、存储、传输数据。4、检测元件作用：对各种信息进行采集，将非电信号、非标准信号转换成标准电信号（0---5V或4---20mA）。器件：各种传感器、

4、变送器5、执行机构作用：根据控制信号进行动作，如改变转速、流量、温度等。设备：电动的、气动的、液压传动的等。6、操作台作用：实现人---机对话，进行各种操作组成：功能键、数字键、开关、按钮、LED数码管或CRT显示器。1.1微型计算机控制系统组成（4）1.1.2微型机控制系统软件这里所说的微型机控制系统软件，指的是应用软件。其功能结构为：1、过程监控包括的程序有：巡回检测、数据处理、报警、操作面板服务、数字滤波、标度变换、判断、过程分析等。2、过程控制计算包括的程序有：控制算法（PID算法、最优控制、串级调节、比值调节、前馈调节、系统辩识等）、事故处理、信息管理（信息生成与管理、文件管理

5、、输出、打印、显示等）。3、公共服务包括的程序有：基本运算、函数运算、数码转换、格式编辑等。1.2微型计算机控制系统分类（1）所采用的控制系统与具体的过程、对象有关，可以分为6类。1.2.1操作指导控制系统“操作指导”是指计算机输出不直接用来控制生产对象，而只是对系统过程参数进行收集、加工处理，然后输出数据，操作人员根据这些数据进行必要的操作。该系统的特点是较简单、安全可靠。常用于试验调试过程。该系统的缺点是要人工操作，速度不能太快、操作不能太多。1.2微型计算机控制系统分类（2）1.2.2直接数字控制系统（DDC）DDC（DirectDigitalControl）是用一台微机对多个被控

6、参数进行巡回检测，检测结果与设定值进行比较，再按PID规律或直接数字控制方法进行控制运算，然后输出到执行机构，使被控参数稳定在给定值上。如右图所示。DDC控制的特点：可一机多控，经济、灵活、可靠。可实现各种复杂控制，如串级、前馈、自选控制、大滞后控制等。1.2微型计算机控制系统分类（3）1.2.3计算机监督系统（SCC）计算机监督系统（SupervisoryComputerControl）简称为SCC。1、计算机监督系统SCC在SCC系统，由计算机按照生产过程的数学模型，计算出最佳给定值，将其值送给模拟调节器或DDC计算机控制生产过程。2、SCC系统的优点与问题优点：可以进行给定值控制、

7、顺序控制、最优控制和自适应控制等。是操作指导系统和DDC系统的综合与发展。问题：由于生产过程的复杂性，其数学模型的建立比较困难，因此该系统实现比较困难。3、SCC系统的结构SCC+模拟调节器的控制系统（一般模拟调节器其给定值不变）SCC+DDC的控制系统（比一般DDC系统灵活方便）1.2微型计算机控制系统分类（4）计算机监督系统的两种结构如下图所示1.2微型计算机控制系统分类（5）1.2.4分布控制系统（DCS）分布控制系统（Dis