1先进控制理论与控制工程(控制科学发展专题).ppt

先进控制理论与控制工程(控制科学发展专题) 中南大学信息科学与工程学院 吴 敏 制导系统 追踪法示意图 三点法示意图 比例导引法示意图 主要的功能是利用导航系统提供的飞行器运动参数，对质心运动进行控制，使飞行器从某一飞行状态达到期望的终端条件，保证飞行器以足够的精度命中目标。 自动控制系统的类型 按被控制物理量的类型分： 恒值控制系统 程序控制系统 随动系统（伺服系统） 按采用的仪器仪表分： 单机自动化系统(SAS) 分布式控制系统(DCS) 现场总线控制系统(FCS) 网络控制系统(NCS) 恒值控制系统（炉温控制） 程序控制系统 运 算 控制器 变 换 放大器 电动机 工作 机床 切削 刀具 控制 脉冲 脉冲 指令 位移 反馈测 量元件 随动系统 在反馈控制系统中，若输入信号是预先未知的随时间变化的函数，则这种自动控制系统称为随动系统(Servo-mechanism)。 国防上的火炮跟踪系统、雷达导引系统和天文望远镜的跟踪系统等都属于随动系统。 自动控制系统的组成 给定环节：产生给定的输入信号； 反馈环节：对系统输出（被控制量）进行测量，将它转换成反馈信号； 比较环节 ：将给定的输入信号和反馈信号加以比较，产生“误差”信号； 控制器（调节器）：根据误差信号，按一定规律，产生相应的控制信号。控制器是自动控制系统实现控制的核心 部分； 执行环节（执行机构）：将控制信号进行功率放大，并能使 被控对象的被控量变化； 被控对象：控制系统所要控制的设备或生产过程，它的输出就是被控量。 自动控制系统组成框图 给定 输入 给定环节 控制器 放大 环节 执行 环节 被控 对象 误差 反馈 信号 输出 扰动 + _ 反馈环节 控制系统的发展——SAS, DCS, FCS, NCS 单机自动化系统 (SAS: Single Automation System) （1）仪表控制系统（1970年以前） （2） 数字控制系统（1970年以后） 分布式控制系统 (DCS: Distributed Control System) （1） 单回路控制系统 （2） 集散控制系统（1975年以后） 现场总线控制系统 (FCS: Field-Bus Control System) （1） 智能化 (Intelligence) （2） 开放 (Open) （3） 轻量化 (Rightsizing) 网络控制系统 (NCS: Networked Control System) 工业以太网(TCP/IP)控制 数字化时代（1970~1988）： 1970年，由仪表控制 (I) 和电气控制 (E) 过渡到数字控制 1975年，DCS的出现标志着控制系统迈向基于CRT的操作 1980年，PLC导入到控制系统 计算机－仪表－电气融合时代（1989~1994） 1989年，计算机－仪表－电气融 (C. I. E) 的控制系统 MAP (Manufacturing Automation Protocol )， UNIX作为操作系统 信息在控制系统中的重要性 先进控制时代（1994~） 网络控制 (Network Based Control) 现场总线 (Field Bus) Windows作为操作系统 控制系统的发展——I.E, C. I. E, A.C 控制系统的发展——3C, 3A, C3I 3C时代: 计算机 (Computer); 控制 (Control); 通信 (Communication). 3A时代: 工厂自动化 (Factory Automation); 办公自动化 (Office Automation); 家庭自动化 (Home Automation). C3I时代： 计算机 (Computer); 控制 (Computer); 通信(Control); 信息 (Information). 计算机控制与信号采样 模-数 转换器 计算机处理器 数-模 转换器 保持器 被控 对象 连续 偏差 离散 偏差 数字 偏差 数 字 控制量 连 续 控制量 离 散 控制量 连续 输出 输 入 给定值 + _ 大规模