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第一章 绪 论 1.1 计算机控制系统概述 1.计算机控制系统的一般概念 2.计算机控制系统的组成 3.计算机控制系统的特点 1.2 计算机控制系统的类型 操作指导控制系统 直接数字控制系统（DDC） 监督计算机控制系统 分级计算机控制系统(集散型) 1.3 计算机控制理论 离散系统理论 采样系统理论 1.4 计算机控制系统应用实例 卫星模型 直流伺服电机模型 工业机器人模型 工业机器人模型 1.5 计算机控制系统的发展 计算机控制系统的发展过程 计算机控制系统的发展趋势 可编程控制器（PLC） 集散控制系统 计算机集成制造系统 嵌入式系统 网络控制系统 《计算机控制系统》，高金源，高等教育出社,2004.11 《计算机控制系统》，何克忠、李伟，清华大学出版社，1998.4 《现代计算机控制系统》，冯勇，哈尔滨工业大学出版社，1997.1 《计算机控制技术》，熊静琪、徐俊、刘民珉，电子工业出版社，2003.9 《计算机控制系统》，席爱民，高等教育出版社，2004.6 《计算机控制技术》，王建华、黄河清，高等教育出版社，2003.12 * 1.1 计算机控制系统概述 1.2 计算机控制系统的类型 1.3 计算机控制理论 1.4 计算机控制系统应用实例 1.5 计算机控制系统的发展 1.计算机控制系统的一般概念 2.计算机控制系统的组成 3.计算机控制系统的特点 连续控制系统的典型结构 计算机控制系统基本框图 硬件系统：计算机 过程输入、输出通道 　　　外部设备 软件系统：系统软件 应用软件 图1.3 计算机控制系统的组成框图 模拟、数字混合系统 便于修改控制规律 可实现复杂的控制规律 离散控制 可分时控制多个回路 便于实现控制与管理一体化 根据计算机在控制系统中的控制功能和控制目的，可将计算机控制系统分为以下几种类型。 操作指导控制系统 直接数字控制系统 监督计算机控制系统 分级计算机控制系统 计算机的输出不直接用来控制被控对象，而是进行数据采集，将系统的一些参数经 A/D 转换后送入计算机进行计算及处理，然后进行报警、打印和显示。操作人员根据这些结果去改变调节器的给定值或直接操作执行机构。 图1.4 操作指导系统结构图 直接数字控制（DDC）系统是计算机用于工业过程控制最普遍的一种方式。 图1.5 直接数字控制系统 图1.6 监督计算机控制系统 装置控制级（DDC级） 工厂集中控制级 车间监督级（SCC级） 企业管理级 图1.7 分级计算机控制系统 对计算机控制系统的分析和设计，不只是简单地推广连续系统的理论，同时也需要一些专门理论来对它进行研究。计算机控制系统理论主要包括离散系统理论、采样系统理论及数字系统理论。 离散系统理论 采样系统理论 差分方程及z变换理论 常规设计方法 极点配置设计法 最优设计方法 系统辩识及自适应控制 采样系统理论除了包括离散系统的理论外，还包括以下一些内容： 采样理论 连续模型及性能指标的离散化 采样控制系统的仿真 采样周期的选择 数字信号整量化效应的研究，如量化误差、非线性特性的影响等 卫星模型 直流伺服电机模型 工业机器人模型 综合实例 电磁谐振式高频疲劳试验机智能监控系统 　 卫星模型常应用于卫星姿态控制系统中。卫星常要求进行姿态控制，以使它的天线和传感器相对于地球具有适当的方位。为此，需要利用推进器对三个轴进行姿态控制，分别控制卫星的偏离角、倾斜角和转动角。 图1.9 　卫星结构图 直流伺服电机最常用的控制方式是电枢控制，即励磁绕组加恒定励磁电压，电枢绕组加控制电压，当负载转矩恒定时，电枢的控制电压升高，电动机的转速就升高；反之，减小电枢控制电压，电动机的转速就降低；改变控制电压的极性，电机就反转；控制电压为零，电机就停转，故可实现对被控对象的机械运动的快速控制。 图1.10 　直流伺服电机结构图 工业机器人被广泛应用于工业过程控制，成为制造业生产自动化中非常重要的机电一体化设备。 图1.11　工业机器人结构示意图 工业机器人可以理解为：拟人手臂、手腕和手功能的机械电子装置；它可把任一物件或工具按空间位姿的时变要求进行移动，从而完成某一工业生产的作业要求。 图1.12 　机械臂关节结构示意图 图1.13 　机械臂关节模型 计算机控制系统的发展过程 计算机控制系统的发展趋势 1946年，世界上第一台