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绪论 工业系统的驱动与控制绪论 任课教师：张育林 办公室：工程训练中心北206 联系电话课程说明： 上课安排(32学时) 课堂纪律 授课及学习方法 准备知识(C语言，前期的有关训练等) 选用教材 关于仪器设备(损坏按规定赔偿) 关于考核考试 关于训练分组（程序分别存储） 课时安排 辅助内容：绪论、熟悉所用装置（2学时） 数据通道：开关量/模拟量输入/输出(8学时) 信号离散化(4学时) 系统动静态性能：以温度系统为例(4学时) 系统模型与仿真(6学时) 工业系统的PID控制：以一阶与二阶系统为例(8学时) 课程目的和基本要求 掌握工业系统进出计算机的通道 理解信号离散化原理，掌握其工程实现方法 掌握系统动静态特性的概念及其测试方法 了解工业系统的建模方法，以及相关的时、频域分析 掌握工业闭环系统的基本构成 掌握PID控制的基本思想，并能针对一阶、二阶实际系统，完成相应的PID控制策略 《工业系统的测量》所解决的问题 系统如何获取能源？直流稳压电源 现场物理量如何获取？传感器 对于含有噪声（不期望有的信号）的信号如何处理？信号调理 信号如何显示出来？信号显示 现场物理量?电信号 传感器：力、温度、速度、位移（方向） 信号调理：电桥、流压转换、F-V转换、整形 《工业系统的控制》要解决的问题 工业现场的信号如何送给控制器，控制器如何对执行机构控制？数据通道 根据现场物理量转换后的电信号，实现对执行器进行控制，从而得到要求的温度、速度、电压等。 对一些实际的系统建立数学模型，并对系统进行分析。 系统控制。开环控制、闭环控制、PID控制 第一讲 绪论本讲内容（2课时） 工业控制系统的概述 “IPC＋DAQ”工业控制系统 采集卡的工作原理 训练内容1：运行DI/O演示程序 训练内容2：编写第一个DI/O程序 训练内容3：光电对管遮光控制LED §1.1 工业控制系统概述 无处不在的控制系统 最复杂的控制系统：人 身边的控制系统：电梯、自动门、防盗系统…… 学习生活用品：手机、MP3、随身听、CD、电脑、DC、DV、洗衣机、电冰箱、微波炉…… 工业控制系统：飞机、轮船、汽车、数控车床、恒温车间、自动化生产线…… §1.1 工业控制系统概述 人取书的控制系统 大脑： 控制 手臂、手： 执行 眼睛、触觉： 测量反馈 想一想：如果没有眼睛、触觉的反馈，人如何取到书？ §1.1 工业控制系统概述 直流伺服电机转速开环控制系统 缺点： 鲁棒性不好，受干扰的影响大。 电机输出特性曲线不好：启动慢、超调大 §1.1 工业控制系统概述 直流伺服电机转速单闭环反馈控制系统 §1.1 工业控制系统概述 控制系统的组成 《工程训练》——* Industry Training Center * XI’AN JIAOTONG UNIVERSITY 《工程训练》之二 眼睛、触觉 大脑 手臂、手 输出信号 （手的位置） 输入信号 （书的位置） 电机 驱动电路 M 控制器 （CPU、内存） 转速n PWM 脉冲 电压 电流 期望的转速 ne DO 数字输出 总线 F/V 转换电路 整形 电路 光电 对管 码盘 传感器 信号调理电路 测量电路 脉冲 信号 电压 V 转速n A/D 数据采集 数字信号 Vd 电机 驱动电路 M 控制器 （CPU、内存） 转速n PWM 脉冲 电压 电流 期望的转速 ne DO 数字输出 总线 驱动器 控制器 执行器 测量电路 （传感器＋信号调理） 输入信号 输出信号 大脑 CPU+内存： 单片机 x86、ARM、DSP 各种驱动电路 手、脚 电机/液压缸/气缸 眼睛、触觉神经 转速测量系统 温度测量系统 力测量系统 数 据 通 道 神经网络 DI A/D 数据 通道 神经网络 DO D/A 反馈信号 * *