微型计算机控制技术.doc

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1、一、1.控制系统一般由控制器（控制装置）和被控对象组成。分为开环控制和闭环控制两种控制方式。开环控制是一种最简单的控制形式，其特点是：在控制器与被控对象之间只有正向控制作用，没有反馈控制作用。对应于每一个参考输入量，就有一个与之对应的工作状态与输出量。此种系统的控制精度取决于元器件的精度和特性调整的精度，并且没有抑制内部、外部扰扰动引起的控制误差的功能。开环控制系统一般都是稳定的。闭环控制系统的特点是：在控制器与被控对象之间不仅有正向控制作用，而且还有反馈控制作用。将检测出来的输出量送回到系统的输入端，并与输入量比较的过程称为反馈。闭环控制的实质就是利用负反馈

2、，使系统具有自动修正被控制量（输出量）偏离参考给定量（输入量）的控制功能，因此，闭环控制又称反馈控制，此种系统可以抑制内、外扰引起的误差，达到自动控制并提高控制精度之目的。由于闭环系统可能引起过调，因而带来了系统稳定性的问题。2.对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、快速性和准确性。(1)稳定性（稳）一个自动控制系统的最基本的要求是系统必须是稳定的，不稳定的控制系统是不能工作的。如何判断系统是稳定的，有很多科学家发明的稳定判据（如劳斯稳定判据、赫尔维茨稳定判据、奈奎斯特稳定判据、李雅普诺夫稳定判据和伯德定理等）将在本书后续章节中详细介绍。(

3、2)快速性（快）在系统稳定的前提下，希望控制过程(过渡过程)进行得越快越好，但是有矛盾，如果要求过渡过程时间很短，可能使动态误差(偏差)过大。合理的设计应该兼顾这两方面的要求。(3)准确性（准）即要求动态误差(偏差)和稳态误差(偏差)都越小越好。当与快速性有矛盾时，应兼顾两方面的要求。3.反馈控制系统结构框图在反馈控制系统中，通过检测装置（仪表）获取输出变量，将此值与给定值相比较后，由校正装置（控制器）按偏差进行某种控制运算，最后由执行器将控制操作量作用于被控制对象，以消除偏差。4.（1）操作指导控制系统操作指导控制系统是指计算机的输出不直接用来控制生产对象，

4、而只是对系统过程参数进行收集、加工处理，然后输出数据。（2）直接数字控制系统直接数字控制系统是用一台微型机对多个被控参数进行巡回检测，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，对生产过程进行控制，使被控参数稳定在给定值上。（3）计算机监督系统计算机监督系统是由计算机按照描述生产过程的数学模型，计算出最佳给定值送给模拟调节器或者DDC计算机，最后由模拟调节器或者DDC计算机控制生产过程，从而使生产过程处于最佳工作状态。（4）分布控制系统分布控制系统由分散过程控制级、计算机监督控制级和生产管理级组成。是利用计算机技

5、术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种新型控制系统。（5）计算机集成制造系统计算机集成制造系统是在DCS以后发展起来的更高级的控制系统。本系统不但是在编制生产计划、制定控制方案，而是对市场信息、生产规划、销售等进行全面统一的管理。（6）现场总线控制系统本系统改变了传统的信息交换方式、信号制式和系统结构，改变了传统的自动化仪表功能概念和结构形式。5.1)  定义线性定常系统的传递函数，定义为零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。传递函数一般表达式为（2）性质  传递函数具有以下性质：①传递函数是复变量的有理真分式函数，具有复变函

6、数的所有性质。且所有系数均为实数。②传递函数是系统或元件数学模型的另一种形式，是一种用系统参数表示输出量与输入量之间关系的表达式。它只取决于系统或元件的结构和参数，而与输入量的形式无关，也不反映系统内部的任何信息。③传递函数与微分方程有相通性。只要把系统或元件微分方程中各阶导数用相应阶次的变量代替，就很容易求得系统或元件的传递函数。④传递函数的拉氏反变换是系统的单位脉冲响应。是系统在单位脉冲输入时的输出响应。对于简单的系统或元件，首先列出它的输出量与输入量的微分方程，求其在零初始条件下的拉氏变换，然后由输出量与输入量的拉氏变换之比，即可求得系统的传递函数。对于

7、较复杂的系统或元件，可以先将其分解成各局部环节，求得环节的传递函数，然后利用结构图变换法则，计算系统总的传递函数。6.测试信号有温度、压力、流量、物位、成分、位移、速度等7.系统硬件主要由主机CPU、接口电路及外部设备组成。（1）主机（cpu）是整个控制系统的指挥部，通过接口及软件向向系统的各个部分发布命令；同时对被测参数进行巡回检测、数据处理、控制计算、报警处理以及逻辑判断等。（2）I/O接口是主机与被控对象进行信息交换的纽带。（3）通用外部设备主要是扩大主机的功能。（4）检测元件及执行机构检测信号执行控制任务（5）操作台人机对话的联系纽带。8.SCC+模拟

8、调节器控制系统可以根据生产工况的变化，