计算机控制技术 教学课件 作者 刘川来 胡乃平 第01章 绪论.ppt

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1、第1章绪论1.1计算机控制系统概述1.2计算机控制系统的组成及分类1.3计算机控制研究的课题与发展方向7/25/20211计算机控制技术1.1计算机控制系统概述计算机控制，是关于将计算机技术应用于工农业生产、国防等行业自动控制的一门综合性学科与技术。计算机控制是以计算机、自动控制理论、自动控制工程、电子学和自动化仪表为基础的综合学科。计算机控制系统简单地说就是以计算机替代了原模拟控制系统的控制器（控制仪表）组成的自动控制系统。但是这种取代决不是一种简单的替代而是一种升华。7/25/20212计算机控制技术随着科学发展、技术进步和对控制要求的提高，控制对象越来越复杂，控制

2、系统也随之复杂，出现了多输入-多输出多变量系统、非线性系统控制、时变和分布参数控制系统。对这些系统，使用常规控制方法和手段实现十分困难。电子计算机尤其是微型计算机的出现并应用于自动控制领域，使自动控制水平产生了巨大飞跃。1.计算机控制系统产生的原因7/25/20213计算机控制技术微电子技术和计算机技术的发展，为计算机控制的发展奠定了坚实的基础。自1946年世界上第一台可以由程序控制的计算机（称为电子数字器与计算器）ENICA诞生以来，人们就试图将这种运算速度快，又能存储又能进行算术和逻辑计算的机器应用于自动控制系统中来。然而这种昂贵的运算机器在作为控制器来说是大材小用

3、，于是人们希望用这种计算机来完成许多回路的数据采集与控制，而当时计算机的可靠性又难以胜任作为控制器所需要的高可靠性。2.计算机控制技术的发展7/25/20214计算机控制技术世界上第一台电子计算机ENIAC7/25/20215计算机控制技术·时间：1946年2月15日·地点：美国宾夕法尼亚大学莫尔学院·主要人物和单位：维纳，约翰·莫克利，冯·诺依曼美国陆军弹道研究所，阿伯丁弹道实验室·计算机名称：ENIAC(电子数字积分计算器)ElectronicNumericalIntegratorandCalculator·运算速度：5000次加法/秒，3/1000秒时间内做完两个

4、10位数乘法·主要用途：弹道计算的数值分析·主要指标：占地170M2/重量30吨/耗电140KW18000个电子管/7000个电阻/6000个开关10000个电容/50万条线/45万美元7/25/20216计算机控制技术20世纪50年代初，美国首先用计算机来完成对生产过程进行巡检数据采集和数据处理。1959年美国TRW航空公司和Texaco公司合作成功地在得克萨斯州的一家炼油厂将一台计算机投入在线控制。该控制系统以综合指标出发确定了热水循环系统的最佳参数，同时也揭开了计算机控制的辉煌一页。在20世纪60年代计算机控制系统已成功的应用于化工、钢铁和电力等不同的领域，但这些

5、系统还都是以数据的采集和处理为主。1962年英国帝国化工公司制造出一套可以直接取代常规仪表对生产过程直接进行控制的计算机控制系统，开创了直接数字控制的新时期。7/25/20217计算机控制技术自1971世界上第一片四位微处理器的出现，微型计算机得以快速发展，1993年Pentium处理器的出现更使微型计算机在运算速度等诸多方面得以长足发展，同时也使计算机控制得以飞速发展。微处理器和微型计算机的诞生与发展为实现分散控制创造了良好的条件。7/25/20218计算机控制技术1975年美国Honeywell公司研制成功世界上第一套集散型控制系统TDC-2000并投入使用，开创了

6、计算机应用于实际生产过程控制的新纪元。随后一直到80年代末，集散控制系统迅速发展，有几万套集散系统投入运行，不但得到使用者的高度评价同时也为制造商和使用企业带来了巨大的经济效益。随着3C技术和网络技术的发展，现场总线控制系统和网络控制系统应运而生。可编程控制器（PLC）的综合应用已打破了原工业控制的格局，并共同融入到计算机控制系统的大门类之中。7/25/20219计算机控制技术50年代的起步期60年代的试验期70年代以来的推广期80年代的成熟期90年代后进一步发展期计算机控制系统的发展过程7/25/202110计算机控制技术1.2计算机控制系统的组成及分类1.2.1计算

7、机控制系统1.2.2计算机控制系统的硬件组成1.2.3计算机控制系统的软件组成1.2.4计算机控制系统的分类7/25/202111计算机控制技术1.2.1计算机控制系统自动控制是在非人工直接参与的前提下，应用自动控制装置自动地、有目的地控制设备和生产过程，使他们具有一定的状态和性能，完成相应功能，实现预定目标自动控制系统一般可以分为：开环控制系统和闭环控制系统两大类。7/25/202112计算机控制技术所谓开环控制系统是指控制器按照先验的控制方案对对象或系统进行控制，使被控制对象或系统能按照约定来运动或变化。控制器被控对象被控参数设定值图