计算机控制技术西电版第1章绪论.ppt

选用教材 经典控制理论在解决较简单的自动控制系统设计方面获得了很大的成功，在这个基础上发展起来的模拟控制系统（常规控制）也已达到相当完善的程度。但是，它的进一步发展受到了限制，在复杂控制规律的实现、系统的最优化、可靠性等方面已不能满足更高的要求。 现代控制理论的发展给自动控制系统增添了理论工具，而计算机技术的发展为新型控制规律的实现、构造高性能的控制系统提供了物质基础，两者的结合极大地推动了自动控制技术的发展。 计算机控制技术是在自动控制技术和计算机技术飞速发展的基础上产生的。 1.1 计算机控制系统的概念1.2 计算机控制系统的组成1.3 计算机控制系统的分类1.4 计算机控制系统的发展概况及趋势 1.1.1 常规控制系统(模拟控制系统)　　常规控制系统是用常规装置(由调节器、 测量元件和执行器等仪器仪表组成)根据一般规律进行控制的自动控制系统。 最简单的常规控制只用一只仪表即可达到目的， 复杂的常规控制需要几只以至几十只仪表才能奏效。 　　1. 简单调节系统　　简单调节系统一般是由一个测量元件及相应的调节器和执行器组成的控制系统， 生产过程中的控制大多数属于这一类。 它可以是使变量保持在常数的定值调节， 也可以是使变量跟踪变化的随动调节。  　　2. 复杂调节系统　　(1) 串级调节。串级调节系统就是利用主、副两个调节器串联在一起来稳定一个主参数的系统。 　　(2) 前馈调节。 干扰较大且可测时， 可在干扰出现时测取其信号， 经前馈调节器修正后， 送做反馈调节器的给定值， 使其在调节过程中， 能够在干扰影响被调节量之前先行采取克服干扰的措施。 　　(3) 均匀调节。 生产中常有前一设备的产品直接用做后续设备的进料， 此物质的流量必须同时满足前后两个设备的生产要求。均匀调节的调节结果使流量尽量不变， 或缓慢变化， 只有在危及各设备的安全生产时， 才采取极端的措施。 (4) 分程调节。在需用不同的手段分阶段地控制一个参数时， 采用这种调节。也就是一台控制器去操纵两个或两个以上的阀门，并且是按输出信号的不同区间操作不同阀门。  (5) 取代调节, 也称超驰调节或选择性调节。 这是对生产进行软保护的一种设计。实现一种在规定的条件下由一个调节系统取代另一个调节系统(两调节系统共用一个调节阀)的调节方式 。 1.1.2 计算机控制系统　　　简单说， 若控制系统中的控制器功能由数字计算机实时完成， 则称该系统为计算机控制系统。与一般控制系统相同， 计算机控制系统也分为闭环系统和开环系统两种。  闭环系统中，计算机要不断采集被控对象的各种状态信息， 按照一定的控制策略处理后， 输出控制信息直接影响被控对象。 开环系统分为两种方式：  1.一种是计算机只按时间顺序或某种给定的规则影响被控对象，即顺序控制或事件控制；  2. 另一种是计算机将来自被控对象的信息处理后， 只向操作人员提供操作指导信息， 然后由人工去影响被控对象。 　　计算机控制系统常由计算机、接口电路、外部通用设备和工业生产对象等组成，其典型结构如下图所示。 1.2.1 计算机控制系统的硬件　　1. 主机　　CPU、 ROM、 RAM及时钟电路、 复位电路等构成的计算机主机是组成计算机控制系统的核心部分， 主要进行数据采集、 数据处理、 逻辑判断、 控制量计算、 报警处理等， 通过接口电路向系统发出各种控制命令， 指挥全系统有条不紊地协调工作。 2. I/O接口与I/O通道　　I/O接口与I/O通道是主机与外部连接的桥梁。 常用的I/O接口有并行接口、 串行接口等， 它们大部分是可编程的。 I/O通道分为模拟I/O通道和数字I/O通道两种。 　　3. 通用外部设备　　通用外部设备主要是为扩大计算机主机的功能而设置的。 它们用来显示、 打印、 存储和传送数据， 常用的有打印机、 记录仪、 图形显示器(CRT)、 软盘和硬盘等。　　4. 检测元件与执行机构　　检测元件主要指各种传感器和变送器。传感器的主要功能是将被检测到的非电量参数转变为电学量；变送器的作用是将传感器得到的电信号转换成适合于计算机接口使用的电信号(如4 mA~20 mA DC)。 执行机构接收计算机接口传输的电信号， 进行各种控制动作的执行。 　　5. 操作台　　操作台是人机对话联系的纽带。 通过它人们可以向计算机输入程序， 修改内存的数据， 显示被测参数以及发出各种操作命令等。 它主要由以下4部分组成： 　　(1) 作用开关, 如电源开关、 操作方式(自动/手动) 选择开关等。 　　(2) 功能键， 主要包括复