计算机控制系统概述ppt课件.ppt

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1、计算机控制技术计算机控制的发展随着自动控制理论、自动化技术和计算机技术的飞速发展，计算机控制系统不仅在国防、航空航天等高精尖学科得到了广泛的应用，而且在现代化的工农业生产以及医疗卫生等领域也发挥着越来越重要的作用。所以在现代工业企业自动化中，计算机控制技术是核心，它是计算机技术和控制理论有机结合的产物。第1章计算机控制系统概论先修课程该课程实践性较强，先修课程较多，是自动化类专业学生必修课程。模拟电子技术数字电子技术微型计算机原理与接口技术单片机原理与接口技术自动控制原理后续应用毕业设计工程设计实际

2、应用主要内容在微机原理教学的基础上，本课程通过深入讲解典型微机总线结构，阐明一般输入输出接口电路设计方法；介绍将生产现场各种物理量引入计算机中的方法，为实现计算机对生产现场的检测、控制提供必要的硬件基础；在经典控制理论的指导下，针对不同被控对象和系统性能指标要求，研究数字控制器的一般设计方法；结合控制理论发展的新动向，介绍新型控制策略的设计与实现方法；通过对于典型计算机控制系统设计实例的讲解，培养学生的计算机控制系统设计能力。学时分配总学时：64授课学时：48实验学时：16第1章计算机控制系统概论计

3、算机控制系统特征和组成计算机控制系统的分类计算机控制系统的发展概况及发展趋势主要内容：1.1计算机控制系统特征与组成典型的计算机控制系统：将模拟自动控制系统中的控制器的功能用计算机来实现图1.1计算机控制系统基本框图A/D控制器D/A执行机构被控对象检测装置给定值输出值－微型机或计算机计算机控制系统硬件部分软件部分控制计算机外围设备系统软件应用软件计算机控制系统的构成⒈结构特征执行控制功能的核心部件是计算机，是模数混合系统控制规律利用软件实现，便于实现复杂的控制规律；可同时控制多个回路存在开环控制系

4、统、闭环控制系统等不同类型的控制系统。1.1.1计算机控制系统的特征与工作原理⒉信号特征t2TTy*(t)y(nT)y(t)Ou(nT)tO110111010101OT2T110111010101OT2TOT2Ttttu*(t)模拟信号e(nT)r(nT)y(t)u*(t)u(nt)y(nT)y*(t)Σ控制器D/AA/D执行器被控对象传感器y(t)采样器计算机＋离散模拟信号数字信号数字信号量化模拟信号图1.2计算机控制系统的信号流程按照计算机控制系统中信号的传输方向，系统的信息通道由三部分组成⑴过

5、程输出通道，包含由D/A转换器组成的模拟量输出通道和开关量输出通道。⑵过程输入通道，包含由A/D转换器组成的模拟量输入通道和开关量输入通道。⑶人机交互通道，系统操作者通过人机交互通道向计算机控制系统发布相关命令，提供操作参数，修改设置内容等，计算机则可通过人机交互通道向系统操作者显示相关参数、系统工作状态、对像控制效果等。⒊控制方法特征常用的设计方法有两种：模拟调节规律离散化设计法直接设计法⒋功能特征以软件代替硬件数据存储状态、数据显示管理功能5计算机控制系统的工作原理计算机控制过程可归结为如下四个

6、步骤：⑴实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测并输入。⑵实时控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按已定的控制规律，决定将要采取的控制行为。⑶实时控制输出：根据控制决策、适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。⑷信息管理：随着网络技术和控制策略的发展，信息共享和管理也是计算机控制系统必须完成的功能。上述过程不断重复，使整个系统按照一定的品质指标进行工作,并对控制量和设备本身的异常现象及时作出处理.⒍计算机控制系统的工作方式(1)、在线方式和离线方式(2)、实时：指信号的输

7、入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度进行控制生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式；生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。1.1.2计算机控制系统的硬件组成接口接口接口A/DD/A开关量输入开关量输出传感器、变送器多路开关多路开关接口显示终端打印机磁盘驱动器通信设备人机联系接口接口接口微型计算机执行机构生产过程软件通用外部设备主机及操作台I/O通道信号检测与变送生产对

8、象I/O接口I/O接口硬件组成主机I/O接口通用外部设备检测元件与执行机构操作台1.1.3计算机控制系统软件按功能分类，软件软件分为系统软件和应用软件两大部分系统软件一般是由计算机厂家提供的，用来管理计算机本身的资源、方便用户使用计算机的软件。它主要包括操作系统、各种编译软件、监控管理软件，这些软件一般不需要用户自己设计，它们只是作为开发应用软件的工具。应用软件是面向生产过程的程序，如A/D、D/A转换程序，数据采样，数字滤波程序、标度变换程序、控制量计算程序等等。应