微型计算机控制技术(非控制专业)湘潭大学讲解.ppt

微型计算机控制技术  主讲: 戴 永;课 程 教 学 说 明;二. 学 习 要 求;三、本课程的重点、难点;实 验 及 其 要 求;实验要求：独立完成，教师验收，创新奖励 考核方法与成绩 (1)现场验收，现场问答，现场打分 (2)撰写综合性、设计性实验报告 特别声明：因为此课实验内容要求高，实验过程抓得紧，成绩评定严格，所以不提供非计划时间的教学实验补课，有正当理由者在下一级的本课程实验课补做。;成 绩 评 定;第1章 绪 论;1.1 控制系统基础;控制过程：通过消除扰动因素影响保持被控制量按预期要求变化的过程。 自动控制：不需要人直接参与，而使被控量自动地按预定的规律变化的控制过程。 控制量：被控系统的输入量或给定量，用r（t）表示。 被控量：被控系统的输出量，用y（t）表示，如被控电机的转速，温控系??的温度等。 反馈量：与被控制量成比例的反馈信号，用yCF（t）表示。 偏差量：控制量与反馈量之间的差值,用e（t）表示,e（t）= r(t)- yCF（t）。;2．常见系统术语 ;稳定系统 又称自动调整系统，是一种反馈系统，当r(∞)为常量时，也要求被控量保持在常量上，如图1-2所示。常见的稳定系统有恒温、电压、电流、频率、压力等控制系统。;1．1．2 控制系统工作特性 ;系统工作状态过渡过程的测试是通过系统响应特定输入信号（或叫试验信号）来进行的。阶跃信号常用的测试信号，如图1-4所示。系统进入稳态的过渡过程及其工作特性如图1-5所示。 ;tr：启动时间。 超调：y(t) |y(∞)|称为超调，在0～tr不算． δP：表示超调信号的严重程度。;ts：系统的过渡过程时间，当t=ts，应有：一般Δ＝0.02～0.05;ts越小，说明系统以一个稳态过渡到另一个稳态所需时间越短，反之越长。;2.几种典型控制系统过渡过程曲线;3.振荡发散 (见图1-6特性曲线③);5.欠阻尼振荡 ;1.2 微型计算机控制系统体系结构与特征;2. 微型计算机控制系统硬件组成;（1）工业生产过程 工业生产过程是指在生产现场把原材料变成成品或半成品，或通过原材料获得某些所需参数的工序实现。参与工序实现的内容包括工艺规则、技术范畴、参与设备、人员数量与作用、结果指标、质量检验、安全保证等。 ;过程通道包括模拟过程输入、输出通道、开关量过程输入、输出通道。 过程通道处于工业生产过程与主机接口之间，担负着生产过程与主机交换信息的任务。 （3）接口 在微型计算机控制系统中一般存在三类不同功能的接口， 一类介于主机与过程通道之间，用于主机与过程通道交换数字信息； 二类介于主机与交互通道之间，用于主机与交互通道交换数字信息； 三类介于主机与微机I/O设备之间，用于主机与微机I/O设备交换数字信息，在多微机互联的微型计算机控制系统中，多微机可互按I/O设备管理。 ;（4）主机 ;3. 微型计算机控制系统软件;1.2.2 微型计算机控制系统特征;2. 信号特征 ;4. 时限特征;微型计算机在线工作方式：又称“联机”工作方式。 微型计算机在控制系统中直接参与控制或交换信息，而不通过其它中间记录介质，如磁盘、U盘、光盘、磁带等。 微型计算机离线工作方式：又称“脱机”工作方式。 微型计算机不直接参与对被控对象的控制，或不直接与被控对象交换信息，而仅是将有关控制信息记录或打印出来，再由人来联系，按照微机提供的信息完成相应的控制操作。 离线工作方式无实时性可谈。要使系统具有实时性，微型计算机必须按在线方式工作。;1.3 微型计算机控制系统分类;3. 直接式数字控制系统;1.3.2 新型微型计算机控制系统1. 基于智能控制算法的微机控制系统 ;2. 集散式微型计算机控制系统 ;3. 现场总线微型计算机控制系统;1.4 微型计算机控制技术的发展;4. 微型计算机控制系统结构的发展 ;本章要点 (1)拉普拉斯变换及主要性质 (2)传递函数与方块图 (3)典型系统的方块图与传递函数;2.1 连续系统数学基础 2．1．1 拉普拉斯变换 用表示时间的函数，而且当 ， ，以 表 示 的拉普拉斯变换，记之为 ;令;（3）相似性质（比例变换） ;（4）微分性质(原函数导数的象函数) ;（5）原函数积分的象函数 ;(6)初值定理;3. 拉普拉斯反变换;2．1．2 传递函数与方块图1．传递函数 ;传递函数有如下基本性质 （1）系统和元件的传递函数是描述其动态特性的一种关系式，它和系统或元件的运动方程式一一对应。 （2）传递函数表征系统或元件本身的特性，而与输入信号无关。 （3