第二章计算机控制系统的硬件与数学基础详解.ppt

第2章 计算机控制系统的硬件与数学基础;2.1 计算机控制技术;2.1.2 工业控制自动化的层次;2.1.3 计算机控制技术在企业自动化中的作用;2.2 常用的控制计算机;2.2.1 工业控制计算机 （IPC，工控机）;1 工控机的组成与特点;主机板;● 软件组成;● 工控机的要求与特点;2 工控机的总线结构;（1）内部总线;AT总线— 也称为ISA（Industry Standard;● PCI总线; PCI总线的特点：;（2）外部总线;● ISA 总线工控机 （ISA BUS-IPC）：一般工业环境;● Compact PCI 工控机：PCI总线＋欧式插卡结构;Compact PCI 总线工控机：; 开放性、良好的散热性、高稳定性、高可靠性及可热插拔等，非常适合于工业现场和信息产业基础设备的应用，被众多业内人士认为是继STD和IPC之后的第三代工控机的技术标准。;2.2.2 基于PLC的控制系统;2.2.3 嵌入式控制技术和系统;3 ARM嵌入式单片机;2.2.4 计算机控制技术在我国的发展和应用;第三阶段：从1997年开始，大陆本土的IPC厂商进入;2 PLC;3 分布式控制系统DCS;2.3 模拟量输入/输出通道;2. 模拟量输入通道的组成与结构;多路模拟开关;采样保持器;可变增益放大器;采样–保持器;A/D转换器 ;ADC0809及其接口电路;2.3.2 模拟量输出通道;D/A转换器;多路模拟开关;D/A转换器工作原理图;ADC0832与CPU的接口电路;2.4 数字量输入/输出通道;2. 光耦和器（隔离电路）;3. 数字量输入通道;数字量（开关量）输入通道接收的状态信号可能是电压、电流、开关的触点，容易引起瞬时高压、过电压、接触抖动现象，须经转换、保护、滤波、隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑电平信号。;4. 数字量输出通道;（1）低电压开关量信号输出技术 （2）继电器输出接口技术 （3）晶闸管输出接口技术;2.5 连续信号的采样与重构;2.5.2 计算机控制系统中的信号转换与信息传递;1 采样过程： e(t) →e*(t);2 A/D-模/数转换过程：e*(t) →e(kT);3 D/A-数/转换和保持：u(kT) →u*(t) →u(t);2.5.3 采样信号的数学描述与采样定理;进行采样，当且仅当采样频率 （或采样周期 ）;2.5.4 保持器的数学描述;2 零阶保持器;零阶保持器;2.6 Z变换;2.6.1 Z变换的定义;上式中含有超越函数 ，为运算和书写方便，引入一个新的变量 z;由上述定义可见，;2.6.2 典型函数（或序列）的Z变换;2 单位阶跃函数（ ）;3 单位速度函数（ ）;4 指数函数（ ）;5 正弦、余弦函数（ ）;2.6.3 Z变换的性质和定理;【证】按定义展开，由于当 则有; ！ 代表超前环节。 在运算中是有用的，但是超前环节在实际中是不存在的。;3 初值定理;4 终值定理;【另证】;5 求和定理;[例2.6-1] 已知 ,;6 离散卷积定理;【证】 由于当 i﹥k 时，;（1）将 Y(s) 展成部分分式;（2）利用留数定理求待定系数;● 拉氏变换分母无重根（Y(s) 无重极点）;● 拉氏变换分母含共轭复根;● 拉氏变换分母有重根（Y(s)有重极点）;2.6.5 Z反变换;2 部分分式法;一般方法：由于典型函数的Z变换的分子中都有因;式中;【例2.6-5】 求 的Z反变换.;本章作业题;[1] 许勇主编. 计算机控制技术（第1章）. 机械工业出版社. 2008年.