计算机控制系统第2版李华侯涛电子课件第1章节.ppt

兰州交通大学自动化学院 计算机控制系统（第2版） 李 华 侯 涛 机械工业出版社 主要教学内容 第1章 计算机控制系统概述 1.2 计算机控制系统的发展与应用 1952年计算机开始应用于化工生产过程的自动检测和数据处理 1957年开始利用计算机构成闭环控制系统 1960年开始在生产过程中实现监督计算机控制 1966年以后计算机控制开始侧重于生产过程的最优控制 上世纪80年代以后，微型处理器件参与控制 上世纪90年代始，分散型控制、全监督式控制、智能控制得到进一步的研究和应用 目前嵌入式计算机控制系统、网络计算机控制系统以及许多专用控制器都得到了迅速的发展。 应用于： 先进的制造技术：如计算机集成制造、柔性制造系统以及在过程控制方面的软件技术； 应用在机床、化工、电力、冶金、采矿、核电站、人造卫星等不同的工业领域和航天航空领域中； 渗透到现代生活的各个方面； 由对单一的设备或产品的控制，发展到通过网络对多个设备的同时远程控制； 参与信息管理和决策支持，实现管控一体化。 正迈向网络化、智能化飞速发展的新时代。 1.计算机控制系统的特点 在计算机控制系统中，计算机必须按照一定的时间间隔对连续信号进行采样，将其变成时间上断续的离散信号，进而变成数字信号送入计算机；计算机输出的数字量控制信号则要转换为模拟信号才能控制实际被控对象。所以，在计算机控制系统中，除具有连续模拟信号、离散模拟信号和离散信号等多种信号形式。 计算机控制系统大都具有数字—模拟混合式的结构。 计算机控制系统中必须加入信号转换装置，如A/D和D/A转换器，以实现各种信号之间的通信。 2.计算机控制系统的特殊问题 1）若被控对象是时不变线性系统，通常所形成的连续控制 系统也是时不变系统。但当将其改造成计算机控制系统 后，它的时间响应与外作用的作用时刻和采样时刻是否 同步有关。 2） 连续系统在正弦输入信号的激励下，稳态输出为同频率 的正弦信号，但计算机控制系统的稳态正弦响应与输入 信号、频率和采样周期有关。 3） 一个稳定的连续时不变系统，达到稳态时间应是 无限的；而对于计算机控制系统，通过设计却可 以实现在有限的采样间隔内达到稳态值。 4） 在计算机空中系统中还有一些通过连续系统理 论无法解释的现象。如： ?一个连续系统是可控可观的，将其变成计算机控制系统时，若采样间隔时间选取的不合适，则可能会变得不可控系统； ?对于闭环负反馈的一阶、二阶线性连续系统， 开环放大系数为任意值，系统均是稳定的。但是在计算机控制系统中，当采样周期一定时，系统开环放大系数仅处于一定的范围时，系统才能稳定。当采样周期选择较大时，系统甚至会变得不稳定。  5）在计算机控制系统的分析与设计时，由于数字字 长有限，不仅会带来量化误差问题，甚至会引起 系统响应产生极限环振荡。 1. 连续域设计——离散化方法 连续域设计——离散化方法又称计算机控制系统的间接设计方法。其基本设计思想是将计算机控制系统中数字控制器部分（包括：A/D、计算机和D/A）看成是一个整体，等效为一个连续传递函数。 2. 直接数字域(离散域)设计 直接数字域(离散域)设计又称为数字控制器的直接设计方法。其基本设计思想是把计算机控制系统看成是纯离散信号系统。 本章小结 本章作为全书的引论，主要介绍了计算机控制的基本概念、计算机控制系统的发展、应用，计算机控制系统的基本特征、组成，计算机控制系统与连续系统相比的特殊性、典型分类以及计算机控制系统的设计方法等。 本章为全书的后续内容介绍作了铺垫，同时也为读者进一步的学习作了基础准备。 第一章结束 谢谢！ 尚辅网 / 兰州交通大学自动化学院 第2章 线性离散系统的数学描述和分析方法 第3章 开环数字程序控制 第4章 计算机控制系统的常规控制技术 第5章 计算机控制系统的离散状态空间设计 第6章 计算机控制系统的先进控制技术 第7章 计算机控制系统的硬件设计 第8章 计算机网络控制技术 第10章 计算机控制系统的设计与工程实现 第9章 计算机控制系统的软件设计 兰州交通大学自动化学院 兰州交通大学自动化学院 1.2 计算机控制系统的发展与应用 1.3 计算机控制系统的组成 1.4 计算机控制系统的特性 1.1 计算机控