计算机控制系统第一章绪论.ppt

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1、第一章绪论第一节计算机控制系统概述第二节计算机控制系统的分类第三节计算机控制系统的发展第四节本课程特点第五节关于创新学习的探讨第一节计算机控制系统概述一、计算机控制系统的一般概念计算机控制系统是在自动控制技术和计算机技术的基础上产生的。没有采用计算机控制的系统一般为连续控制系统，其典型结构图如图1-1所示，图中各处的信号均为模拟信号。图1-1连续控制系统典型结构图如果将连续控制系统的控制器用计算机来实现，就构成了计算机控制系统，其基本框图如图1-2所示。图1-2计算机控制系统典型结构图计算机控制系统的控制过程可以归纳为以下

2、三个骤：（1）数据采集：对被控量进行采样测量，形成反馈信号。（2）计算控制量：根据反馈信号和给定信号，按一定的控制规律，计算出控制量。（3）输出控制信号：向执行机构发出控制信号，实现控制作用。二、计算机控制系统的组成计算机控制系统由计算机系统和生产过程两大部分组成。计算机系统包括硬件和软件。硬件指计算机本身及其输入输出通道和外围设备，是计算机系统的物质基础。软件指管理计算机的程序及系统控制程序等，是计算机系统的灵魂。生产过程包括被控对象、测量变送单元、执行机构、电气开关等装置。图1-3计算机控制系统硬件组成框图1.计算机控

3、制系统的硬件组成包括计算机系统硬件和生产过程各部分的装置。（1）计算机系统硬件：①主机：是计算机控制系统的核心。主机通过接口向系统的各个部分发出各种命令，对被控对象进行检测和控制。②输入输出通道：是计算机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。过程输入通道把生产对象的被控参数转换成计算机可以接收的数字信号，过程输出通道把计算机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。③外部设备：是实现计算机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备（操作

4、台）、输入输出设备（磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等）和外存贮器等。（2）生产过程装置。①测量变送单元：是为了测量各种参数而采用的相应的检测元件及变送器。②执行机构：要控制生产过程，必须有执行机构，它是计算机控制系统中的重要部件，其功能是根据计算机输出的控制信号，产生相应的控制动作，使被控对象按要求运行。2.计算机控制系统的软件组成软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。就功能来分，软件可分为系统软件、应用软件及数据库。（1）系统软件。它是由计算机生产厂家提供的专门用来使用和管理计算机的程序。系统软件包括：①操作系

5、统：包括管理程序、磁盘操作系统程序、监控程序等；②诊断系统：指的是调试程序及故障诊断程序；③开发系统：包括各种语言处理程序（编译程序）、服务程序（装配程序和编辑程序）、模拟程序（系统模拟、仿真、移植软件）、数据管理程序等。（2）应用软件。它是面向用户本身的程序，即指由用户根据要解决的实际问题而编写的各种程序。计算机控制系统的应用软件有：①过程监视程序②过程控制计算程序③公共服务程序（3）数据库。数据库及数据库管理系统主要用于资料管理、存档和检索，相应的软件设计指如何建立数据库以及如何查询、显示、调用和修改数据等。三、计算机

6、控制系统的特点计算机控制系统与连续控制系统相比，具有如下特点：（1）控制规律的实现灵活、方便。（2）控制精度高。（3）控制效率高。（4）可集中操作显示。（5）可实现分级控制与整体优化，可通过计算机网络系统与上下位计算机相通信，进行分级控制，实现生产过程控制与生产管理的一体化与整体优化，提高企业的自动化水平。（6）存在着采样延迟。第二节计算机控制系统的分类一、操作指导控制系统计算机的输出部分与被控过程不直接发生联系，而是通过数据采集和处理，为操作人员提供反映生产工况的各种数据，并相应地给出操作指导信息，由操作人员根据这些信息

7、进行相应的操作。这种类型属于开环控制系统。图1-4操作指导控制系统二、直接数字控制系统（DirectDigitalControl,简称DDC）计算机直接参加闭环控制过程。计算机通过测量元件对一个或多个系统参数进行巡回检测和采样，对开关量信号直接采集输入，对模拟信号经A/D转换变成数字量输入，然后按一定的控制规律计算处理，发出控制信号，经过D/A转换器变成模拟信号，去驱动执行机构动作，或者由开关量通道直接进行控制，使各被控量达到预定的要求。图1-5直接数字控制系统三、监督计算机控制系统监督计算机控制（SupervisoryC

8、omputerControl，简称SCC）系统的构成如图1-6所示。计算机按照被控的生产过程工况和数学模型，计算出最佳给定值或最优控制量，提供给DDC计算机或模拟调节器，最后由DDC计算机或模拟调节器来控制生产过程，使生产过程始终处于最佳工况。图1-6监督计算机控制系统四、分布式控制系统（Distrib