计算机控制技术教案.doc

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1、计算机控制系统教案任课教师：王叙职业技术学校教案（理论教学用）第1次课2学时章节第1章绪论讲授主要内容1计算机控制系统概述2计算机控制系统的组成及分类3计算机控制研究的课题与发展方向重点难点1计算机控制系统的组成及分类要求掌握知识点和分析方法1.掌握计算机控制系统的基本概念2.掌握计算机控制系统的组成与分类3.了解计算机控制研究的课题与发展方向授课思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等教学思路：讲授为主，对开环系统，闭环控制系统进行实例介绍，与现实生活中的控制系

2、统紧密联系起来。水温控制，锅炉控制板书设计：在进行多媒体教学，可适当在黑板对重点内容进行强调和分析重点突出及难点解决：上课开始指出本次课的学习要求和任务，然后讲授相关的知识点，让学生联想日常生活中常见的控制系统，下课前再次总结本次课的学习内容及重点难点，通过布置课后作业来进一步巩固学习效果。师生互动：教师列举生活中的典型的计算机控制系统作业布置1.计算机控制系统的硬件。2.过程通道的含义及分类。主要参考资料1.见相关书籍或者报刊2.网络3.杂志和教学参考书备注本章教案1.1计算机控制系统概述计算机控制，

3、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。计算机控制系统产生的原因随着科学的发展、技术的进步和对控制的要求的提高，控制对象越来越复杂多样，使控制系统的控制越来越复杂，出现了多输入—多输出的多变量系统、非线性系统控制、时变和分布参数控制系统。对于这

4、些系统，使用常规的控制方法和手段实现是十分困难的，因此，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的飞跃。1.开环控制系统如图1.1所示的系统为开环控制系统，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，使被控制的对象或系统能够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1.1开环控制系统框图2闭环控制系统闭环控制系统的结构如图1.2所示，很明显闭环控制系统较开环控制系统增加了一个比较环节和一个来自被控参数的反馈信号。被控参数控制器被控对象

5、设定值图1.2闭环控制系统框图+-本章教案3计算机控制系统在上述的开、闭环控制系统中都少不了控制器这样一个环节。若用计算机替代了系统中的控制器这样就形成了计算机控制系统。由于计算机处理的是数字信号，而自然界中的信号又都是模拟信号，计算机要替代原模拟调节器必须完成模拟量到数字量的转换（A/D）和数字量到模拟量的转换（D/A），如图1.3所示。控制器对象D/AA/D计算机图1.3计算机控制系统基本框图（闭环）+-本章教案计算机控制系统的控制过程计算机控制系统的控制过程可简单地归纳为三个过程：（1）信息的获取

6、计算机可以通过计算机的外部设备获取被控对象的实时信息和人的指令性信息。（2）信息的处理计算机可根据预先编好的程序对从外设获取的信息进行处理。（3）信息的输出计算机将最终处理完的信息通过外部设备将这些信号送到控制对象，通过显示、记录或打印等操作输出其处理或获取信息的情况。计算机控制系统的组成在计算机控制系统中包括了硬件和软件两大部分。硬件是由计算机主机、接口电路、外部设备组成，是计算机控制系统的基础。软件是安装在计算机主机中的程序，它能够完成对其接口和外部设备的控制，完成对信息的处理，它包含有维持计算机主

7、机工作的系统软件和为完成控制而进行信息处理的应用软件的两大部分，软件是计算机控制系统的关键。1.2.2计算机控制系统的硬件组成典型的计算机控制系统的硬件主要包括：计算机主机、过程控制通道、操作控制台和常用的外设，如图1.4所示。应该指出的是，随着计算机网络技术的快速发展，网络设备也成为计算机控制系统硬件不可少的一部分。主机过程控制通道A/DD/AD/ID/O操作台（通讯）控制对象（系统）CPUMEM图1.4典型的计算机控制系统的硬件组成框图1.主机主机是指我们用于控制的计算机，它主要由CPU、存储器和接

8、口三大部分组成，是整个系统的核心。目前使用的主机有：单片机、PLC、工业PC等。它主要完成数据和程序的存取、程序的执行、控制外部设备和过程通道中的设备的工作，实现对被控对象的控制，实现人机对话和网络通信。由于CPU技术的发展和广泛应用及网络技术的发展和广泛应用，主机还要完成对一些含CPU设备和网络设备的控制。2过程控制通道过程控制通道是被控对象与主机进行信息交换的通道，根据信号的方向和形式，过程控制通道又可分为：（1）模拟量输入通道完成过程