计算机控制技术于海生.ppt

微型计算机控制技术 本书以PC/ISA总线工业控制机为控制工具，系统地阐述数字计算机控制系统的设计和工程实现方法。 指定参考书和参考期刊 孙增圻，《计算机控制理论及应用》清华大学出版社 谢剑英，《微型计算机控制技术》，国防工业出版社 王树青，《工业过程控制工程》，化学工业出版社 期刊：工业控制机（技术性比较强）、测控技术、电气自动化、自动化仪表、工业仪表与自动化装置，化工自动化及仪表等等。 第一章是绪论，介绍了计算机控制系统及其组成、计算机控制系统的典型形式、工业控制机的组成结构及特点、计算机控制系统的发展概况和趋势； 第二章讨论了输入输出接口与过程通道的硬件和软件设计； 第三章讨论了数字程序控制技术，重点介绍了逐点比较法插补原理和步进电机控制技术（工作原理以及工作方式）； 第四章主要讲解数字控制器的连续化设计技术、数字控制器的离散化设计技术以及相关的各类控制算法，介绍一下常规及复杂控制技术； 第五章讨论了现代控制技术，主要介绍了采用状态空间的输出反馈设计法、极点配置设计法、最优化设计法； 第六章讨论了先进控制技术； 第七章讨论了计算机控制系统的应用程序设计与实现技术，重点放在数据处理、数字控制器的工程实现以及软件抗干扰技术； 第八章讨论了分散型测控网络技术，给大家阐述通信网络技术、DCS控制技术，介绍一下现场总线技术； 第九章讨论了计算机控制系统的设计原则、步骤和工程实现，并给出了设计实例。 第1章 绪 论 1.1 计算机控制系统概述 1.1.1 自动控制系统 所谓自动控制，就是在没有人直接参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。 1.1 计算机控制系统概述 1.1.2 计算机控制系统 计算机控制系统就是利用计算机(通常称为工业控制计算机，简称工业控制机)来实现生产过程自动控制的系统。  （1）计算机控制系统的工作原理 从本质上看，计算机控制系统的工作原理可归纳为以下三个步骤： ①实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。 ②实时控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按已定的控制规律，决定将要采取的控制行为。? ③实时控制输出：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 （2）几个概念 ①在线方式和离线方式：on-line/off-line 生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式； 生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人进行联系并做相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。 ②实时：指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制也就失去了意义。 ！而且这个时间范围的大小跟被空对象联系非常的紧密！不同的被控对象，对时间范围的要求不同：发酵过程和导弹防御系统的对比！ 思考两个问题 一.在线系统是否一定是实时系统？ 二.实时系统是否一定是在线系统？ 1.1 计算机控制系统概述 1.1.3 计算机控制系统的组成 计算机控制系统由计算机(工业控制机)和生产过程两大部分组成。  1.1.4 常用的计算机控制系统主机  1.可编程序控制器（PC/PLC） 2.工控机（IPC） 3.单片机 4.DSP 5.智能调节器 1.2 计算机控制系统的典型型式 1.2.1 操作指导控制系统 1.2.2 直接数字控制系统 1.2.3 监督控制系统 a） SCC+模拟调节器的控制系统 b） SCC+DDC的分级控制系统 1.2.4 集散控制系统 1.2.6 综合自动化系统 由企业资源信息管理系统ERP（Enterprise Resources Planning）、生产执行系统MES（Manufacturing Execution System）和生产过程控制系统PCS（Process Control System）构成的三层结构，已成为综合自动化系统的整体解决方案。 2.按照控制规律分类 （1）程序和顺序控制 （2）比例积分微分控制（PID控制） （3）最小拍控制 （4）复杂规律的控制 （5）智能控制 （1）程序和顺序控制 定义：程序控制是被控制量按照一定的、预先规定的时间函数变化，被控制量是时间函数的变化。 顺序控制是程序控制的扩展，在各个时期所给出设定值可以是不同的物理量，而且每次设定值的给出，不仅取决于时间，还取决于对以前的控制结果的逻辑判断。 （2）比例积分微分控制（PID控