华中科技大学计算机控制技术课件 新编第一章

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1、计算机控制技术计算机控制技术武汉科技大学信息科学与工程学院作者：施保华出版：华中科技大学出版社讲授：陈林第一章第一章 绪绪 论论1. 计算机控制系统的组成及特点2. 计算机在控制中的典型应用方式3. 工业控制机4. 开放式的体系结构和设计方法5.计算机控制系统的研究课题和发展第一节第一节 计算机控制系统的组成及特点计算机控制系统的组成及特点 1.1 计算机控制的一般概念 图1-1 计算机控制系统基本框架 返回返回首页首页计算机控制系统完成的主要任务：计算机控制系统完成的主要任务：（1）数据的实时采集（2）控制与决策 （3）控制量的输出几个常用术语几个常用术语在线（Online）：计算机控制系统

2、与生产设备直接相连离线（Offline）：计算机控制系统与生产设备断开实时（Real time）：计算机输入、输出和计算都在规定时间内完成在线与实时的关系 一个在线系统不一定是实时系统 一个实时系统必定是在线系统计算机控制系统涉及的信号 连续信号：定义在整个连续时间范围内的信号（连续值，有限个间断点） 离散信号：定义在各个离散瞬时上的信号 数字信号：幅值量化的离散信号（取一组间断的数值来表示一个变量的过程成为量化）1.2 计算机控制系统的组成及特点计算机控制系统的组成及特点打印机显示终端I/O接口I/O接口计算机主机操作台I/O接口I/O接口I/O接口I/O接口A/DD/A多路开关多路开关数字

3、量输入数字量输出工业对象传感器及变送器执行机构通用外围设备主机及操作台I/O接口电路I/O通道信号检测及变送被控对象图1-2 计算机控制系统可以分为硬件和软件两大部分计算机控制系统可以分为硬件和软件两大部分 硬件: 是指计算机本身及外围设备，一般包括中央处理器、内存储器、磁盘驱动器、各种接口电路、以A/D转换和D/A为核心的模拟量I/O通道、数字量I/O通道以及各种显示、记录设备、运行操作台等 软件: 包括系统软件和应用软件,系统软件如操作系统, 诊断系统，开发系统，信息处理；应用软件如过程监视，过程控制计算 计算机控制系统计算机控制系统的基本模式为内总线模式的基本模式为内总线模式 特点：过程

4、I/O，人机接口与存储器相当，具有相同的模式，以及相当的存取速度。 返回返回本节本节计算机控制系统的优点： 对于外部环境的低灵敏性，如环境温度、 湿度和元器件使用时间等； 数字信号传输成本低，抗干扰能力强； 没有参数漂移现象； 可靠性高； 能以较低的成本完成非常复杂的工作； 通过软件很容易改动系统，因此具有很高的柔性； 能够实现多个系统的协调控制，典型应用如机器人多关节控制等； 能够实现复杂的控制，如自适应控制、学习控制、变结构控制、智能控制、模型预测控制等；第二节第二节 计算机在控制中的典型应用方式计算机在控制中的典型应用方式计算机控制的发展概况计算机控制的发展概况开创期约1955年（监督方

5、式运行，需常规模拟控制设备） 操作指导方式运行 设定定值控制直接数字控制期约1962年（计算机直接控制生产过程）小型计算机控制期约1972年微型计算机控制期约1972年集散型控制期约1975年（Honeywell, TDC2000）网络化控制期约20世纪90年代第二节第二节 计算机在控制中的典型应用方式计算机在控制中的典型应用方式 根据计算机在控制中的典型应用方式，可以把计算机控制系统划分为四类： （1 1）操作指导控制系统）操作指导控制系统 优点：结构简单，控制灵活，适用于复杂的工业过程。如早期的窑炉控制等慢过程的决策与控制。随着智能控制技术的发展，将逐步被计算机控制所取代。 缺点：人的劳动

6、强度较大，不适合快速系统。 图 1-3 计算机操作指导控制系统示意图见下页操作指导计算机操作指导参考数据 测量值人A/D控制器多路开关传感器生产过程 控制量 设定值图1-3（2）直接数字控制系统（）直接数字控制系统（DDC系统）系统） 直接数字控制，可完全代替模拟调节器，实现多路控制，应用先进的控制规律，如串级控制，智能控制，自适应控制等。 DDC是分散计算机控制系统的最小子系统。 图1-4 直接数字控制器显示打印计算机接口接口输入通道输出通道检测执行生产过程设定值（3）监督计算机控制系统（）监督计算机控制系统（SCC系统）系统） SCC系统有两种类型： （1）SCC+模拟调节器 （2）SCC