第计算机控制技术精要.ppt

1.3 微型计算机控制系统分类 1.3.1 经典微型计算机控制系统 1. 数据采集与处理系统 现 场 输入 通道 显示设备 主机 接口 图1-9 数据采集与处理系统基本结构 2. 操作指导控制系统 生 产 过 程 输入通道 显示设备 主 机 通道接口 图1-10 操作指导控制系统基本结构 操作人员 3. 直接式数字控制系统 4. 监督式计算机控制系统 生产过程 接口 控制操作台 主 机 执行 机构 接口 输出 通道 输入 通道 检测 图1-11 DDC系统基本结构 工业生产过程 DDC 计算机 S C C计算机 模拟 输入 通道 模拟 输出 通道 给定值 控制操作台 图1-12 SCC系统基本结构 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 智能控制是自动控制和人工智能相结合的学科,即具有摸仿人的学习、推理等功能；能适用不断变化的环境；能处理多种信息以减少不确定性；能以安全和可靠的方式进行规划，产生和执行的动作，获取系统总体上最优或次优的性能指标。 智能控制技术有三大基本内容：模糊控制技术，神经网络控制技术，遗传控制技术。 在硬件上智能控制系统与传统的微机控制系统结构无重大区别；在软件上，智能控制系统的驱动量由智能控制算法产生。 微机智能控制系统的命名一般借用智能控制算法的名称。 模糊化 模糊 决策 反模糊化 图1-13 一般模糊控制系统基本结构 控制量 Y Uk Xk 被控 对象 图1-13为模糊控制系统的一般结构图。 2. 集散式微型计算机控制系统 集散式微型计算机控制系统(Distributed Control System，DCS)是基于微型计算机总线通信技术的多系统分层分散控制、集中管理微型计算机控制系统，已成为大工业现场普遍使用的生产过程控制、子系统管理的方案。 DCS也称为分级分布式控制系统，简称集散系统，它是计算机、自动化、通信、网络和显示等多种技术相结合的产物。 设计原则：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治、综合协调。 过程控 制系统1 网间联络站 任务管 理站 过程管 理站 网间联络站 过程控 制系统n LAN 总线通信 图1-14 DCS结构图 其他LAN 国外有：西屋公司、艾默生、ABB、西门子、霍尼韦尔、横河、罗克韦尔等。 国内有：上海新华，浙大中控，和利时，自仪股份、鲁能控制，国电智深，上海华文，上海乐华，浙江中自等。 核电DCS：美国西屋、美国英维斯（施耐德收购）、法国阿海珐、日本三菱，北京广利核 3. 现场总线微型计算机控制系统 现场总线微型计算机控制系统（Fieldbus Control Sistem，FCS）是DCS的换代产品，与传统的DCS相比，具有数字化的信息传播、分散的系统结构、方便的互操作性、开放的互联网络及多种传输媒介、拓扑结构等特点。 FCS的核心是现场总线，具体表现于适用工业控制领域的网络通信与管理协议。 由于竞争激烈，而且还没有哪一种或几种总线能一统市场，很多重要企业都力图开发接口技术，使自己的总线能和其他总线相连，在国际标准中也出现了协调共存的局面。 4. 管控一体综合集成系统 将制造、过程控制、办公室和经营管理等的自动化系统进行集成，即构成计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System）或计算机集成过程系统（Computer Integrated Process System），简称CIMS或CIPS。 CIMS代表着工业控制系统的未来，它的研究开发不是以某个区域或某项活动为对象，而是以企业的全部活动为对象。 物质流，信息流，决策流进行控制与协调 1.4 微型计算机控制技术的发展 装置技术、微型计算机技术、决策理论、微型计算机控制系统结构 1. 装置技术的发展 装置技术是发展基础 . 随着专用功能电路的标准化与集成电路设计、制作技术的发展，标准模块电路的种类越来越多，功能越来越强。 2. 微型计算机技术的发展 微型计算机技术是发展的保障 . 微型计算机技术的发展主要指微型计算机的系统结构、软件技术、应用技术等的发展。 3. 决策理论的发展 决策理论是发展的动力 顺序控制、插补控制、PID控制、最小拍控制、纯滞后控制等一批传统控制方法和理论将进一步得到改善、充实。 具有重要意义的滤波技术、能控能观性技术、极大值原理、动态规划、稳定性技术等仍是人们研究的重要内容。 在解决模型不确定性、高度非线性、分布式采样和执行、动态突变、多时间标度、复杂的信息模式等被控对象的控制问题上，智能控制技术有其特殊优势，而将成为人们研究的热门内容，解决问题的新选手段。 4. 微型计算机控制系统结构的发展 （1）用可编程控制器代替DDC级微机 （2）