第九章 计算机控制系统设计ppt.ppt

2．在线调试和运行 1) 检测元器件、变送器、显示仪表、调节阀等必须经过校验，保证精确度要求； 2) 各种接线和导管必须经过检查，保证连接正确； 3) 对在流量中采用隔离液的系统，要清洗好引压导管后灌入隔离液； 4) 检查调节阀能否正常工作； 5) 检查系统的干扰情况和接地情况，如不符合要求，应采取措施； 6) 对安全防护措施也要检查。 * 9.2 计算机控制系统设计举例 9.2.1 过程控制系统举例-分布式控制系统 1. 明确控制任务 2. 硬件设备的选择 (1) 转换模块 (2) 执行器 3. 仿真实验 * 图9.6 带Smith预估器的温控系统 图9.5 一般温控系统原理框图 * 图9.8 带有Smith补偿器的仿真结构 * 9.2.2 传动控制系统举例(直流电机控制系统的PID算法应用) 1. 直流电机的速度控制方案 * 2. 硬件结构 (1) 单片机 (2) DA转换器DAC0832和AD转换器ADS7818 (3) 无刷电机控制芯片MC33035 (4) 测速装置 (5)功率驱动电路 3．系统软件设计 4．仿真实验 * 计算机控制系统 电气与自动化工程学院 计算机控制系统 电气与自动化工程学院 计算机控制系统 电气与自动化工程学院 计算机控制系统 电气与自动化工程学院 计算机控制系统 电气与自动化工程学院 计算机控制系统 电气与自动化工程学院 第9章 计算机控制系统设计 * * 本章知识结构 设计计算机控制系统的原则： 可靠性要高：这是首要要求，是系统各种功能得以实现的基础 操作性能要好：便于现场人员的操作使用和维护 实时性好：对内部和外部事件能及时响应 通用性强：具有可扩充性及在不改变设备情况下适应新的要求 设计周期短和成本低 * 9.1 计算机控制系统设计步骤 了解工艺要求，明确控制任务 确定系统的总体设计方案 建立数学模型，确定控制算法 系统硬件设计 系统软件设计 系统调试 * 9.1.1 了解工艺要求，明确控制任务 首先熟悉控制对象的工艺流程，明确控制任务，包括系统信息来源和种类，被控对象和被控参数的特性，控制对象的工作环境，对人机通道的要求，各项技术经济指标等，并根据实际应用中存在的问题提出具体的控制要求，确定所设计的系统应该完成的任务； 其次用工艺图、时序图、控制流程等描述控制过程和控制任务，撰写设计任务说明书。 * 根据常见的控制问题将控制对象的要求分为两类： (1) 调节器问题：当控制对象的输出偏离平衡状态或有这种趋势时，对它加以控制，使其回到平衡状态，相应的控制系统称为恒值系统 (2) 伺服机问题：对控制对象加以控制，使它的输出按某种规律变化，相应的控制系统称为随机系统。 * 1. 控制系统方案的确定 2. 测量器件的选择 3. 执行机构的选择 4. 选择过程通道及外设 5. 画出整个控制系统原理图 9.1.2 确定系统的总体设计方案 * 1. 控制系统方案的确定 1) 首先确定系统是采用开环控制、闭环控制，分布式控制，或者采用数据处理系统； 2) 其次确定系统的构成方式(控制装置机型)：单片机、PLC、IPC、DCS、FCS等。 * 2. 测量器件的选择 根据测量范围和要求的精度选择被控量的测量器件，即传感器与变送器(温度、流量、压力、液位、成分、位移、重量、速度等)。 3. 执行机构的选择 不仅根据被控对象的实际情况，而且也要考虑与控制算法相匹配的问题。 常用的执行机构：电动执行机构、气动薄膜调节阀、伺服电动机、步进电动机、晶闸管等 * 4. 选择过程通道及外设 数据采集和传输所需的过程通道数 1) 所有过程通道的数据传输率，各通道处理的数据流量是否相等 2) 过程通道是串行操作还是并行操作 3) 模拟量过程通道中数据位数的选择：由控制精度确定A/D和D/A转换的位数 4) 过程通道连接方式的选择：每个通道单独设置A/D或D/A还是多通道共享一个A/D或D/A 5) 对显示、打印有无要求 * 5. 画出整个控制系统原理图 结合工业流程图画出完整的控制系统原理图，包括传感器、变送器。外设、过程通道及微型计算机，要简单、清晰、明了。 * 9.1.3 建立数学模型，确定控制算法 计算机控制系统控制效果的优劣，主要取决于采用的控制策略和控制算法是否合适，而控制算法的选择取决于具体的被控对象，因此有必要建立系统的数学模型，且被控对象的数学模型的准确程度对系统