计算机控制技术第2版范立南李雪飞电子课件第1章节绪论.ppt

1.4 计算机控制系统的分类 图1-9 现场总线控制系统结构框图 1.4 计算机控制系统的分类 1.4.7 嵌入式控制系统 ECS（Embedded Control System） 嵌入式控制系统是面向特定应用而设计的、对功能、可靠性、成本、体积、功耗等进行严格要求的专用计算机控制系统，具有软件代码小，高度自动化，响应速度快等特点，特别适合于要求实时的和多任务的体系。 1.5计算机控制系统的发展及应用领域 1.5.1 计算机控制系统的发展概况 计算机控制技术的发展过程，大致经历了试验阶段、实用普及阶段和分级控制阶段。 1965年以前是计算机控制技术的试验阶段 随着小型计算机的出现，计算机控制技术进入了实用普及阶段。 到了20世纪60年代后期，已出现专用于工业生产过程控制的小型计算机。70年代计算机控制技术从传统的集中控制系统改进为分布式控制系统。 在20世纪70年代末期到80年代初期，CIMS的实施开始提到日程上来。 1.5计算机控制系统的发展及应用领域 到20世纪80年代中期，出现了嵌入式计算机系统。其后发展的DSP产品则进一步提升了嵌入式计算机系统的技术水平，并迅速地渗入到各种领域。 20世纪90年代，随着现场总线控制技术的逐渐成熟、以太网技术的逐步普及、智能化与功能自治性的现场设备的广泛应用，使嵌入式控制器、智能现场测控仪表和传感器方便地接入现场总线和工业以太网络，直至与Internet相连。 1.5计算机控制系统的发展及应用领域 1.5.2计算机控制理论和新型控制策略 1．计算机控制理论 （1）离散系统理论 离散系统理论主要指对离散系统进行分析和设计的各种方法的研究，主要包括以下几个方面。 1）差分方程及Z变换理论。 2）常规设计方法。 3）按极点配置的设计法。 4）最优设计方法。 5）系统辨识及自适应控制。 1.5计算机控制系统的发展及应用领域 （2）采样系统理论 采样系统理论除了包括离散系统理论外，还包括以下内容。 1）采样理论。 2）连续模型及性能指标的离散化。 3）性能指标函数的计算。 4）采样控制系统的仿真。 5）采样周期的选择。 （3）数字系统理论 数字系统理论除了包括离散系统和采样系统外，还包括数字信号的量化效应的研究，数字控制器实现中的一些问题。 1.5 计算机控制系统的发展概况与趋势 2．新型控制策略 （1）鲁棒控制 （2）模糊控制 （3）预测控制 （4）专家控制。 （5）神经网络控制。 1.5 计算机控制系统的发展概况与趋势 1.5.3 计算机控制系统的发展趋势 1．普及应用PLC，并向微型化、网络化和开放性方向发展 2．自动化仪器仪表向数字化、智能化、网络化和微型化方向发展 3．采用新型的DCS和FCS 4．大力研究和发展先进的控制技术 5．控制系统综合化 1.5 计算机控制系统的发展概况与趋势 1.5.4计算机控制技术的应用领域 制药业 汽车行业 智能机器人 航空航天 楼宇自动化 电梯控制系统 火灾报警系统 安防报警系统 交通管理 第1章 绪论 尚辅网 / 范立南 李雪飞 编著 机械工业出版社 计算机控制技术(第2版) 第1章 绪论 第1章 绪论 1.1 自动控制系统的一般形式 1.2 计算机控制系统的一般概念与组成 1.3 常见的工业控制计算机及特点 1.4 计算机控制系统的分类 1.5 计算机控制系统的发展及应用领域 1.1 自动控制系统的一般形式 自动控制系统的基本结构 ： 图1-1 自动控制系统的基本结构 1.2 计算机控制系统的一般概念与组成 1.2.1 计算机控制系统的一般概念 图1-2 计算机控制系统的基本框图 1.2 计算机控制系统的一般概念与组成 计算机控制系统的控制过程一般可归纳为3个步骤。 （1）实时数据采集 （2）实时决策控制 （3）实时控制输出 1.2 计算机控制系统的一般概念与组成 “实时性”是指计算机控制系统应该具有的能够在限定的时间内对外来事件做出反应的特性。在确定限定时间时，主要考虑两个因素： ① 根据工业生产过程出现的事件能够保持多长时间。 ② 该事件要求计算机在多长的时间内必须做出反应，否则，将对生产过程造成影响甚至造成损害。 1.2 计算机控制系统的一般概念与组成 1.2.2 计算机控制系统的组成 1．硬件组成 图1-3 计算机控制系统的硬件组成框图