计算机控制系统第2版于微波电子课件第1章节绪论.ppt

尚辅网 / * * 第一章 绪论 学习目标： 掌握计算机控制系统的基本概念 熟悉计算机控制系统的常见类型 掌握计算机控制系统的基本组成 了解计算机控制系统的发展趋势 * * 第一节 计算机控制系统概述 一、计算机控制系统的一般概念 如果将连续控制系统的控制器用计算机来实现，就构成了计算机控制系统。 计算机控制系统基本框图 连续控制系统典型结构图 * * 计算机控制系统的控制过程可以归纳为以下三个步骤： （1）实时数据采集：对被控量进行采样测量，形成反馈信号。 （2）实时控制计算：根据反馈信号和给定信号，按一定的控制规律，计算出控制量。 （3）实时控制输出：向执行机构发出控制信号，实现控制作用。 所谓“实时”的，即信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内即时完成的，超出这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。 * * 二、计算机控制系统的特点 计算机控制系统与连续控制系统相比，具有如下特点： （1）控制规律的实现灵活、方便。 （2）控制精度高。 （3）控制效率高。 （4）可集中操作显示。 （5）可实现分级控制与整体优化，可通过计算机网络系统与上下位计算机相通信，进行分级控制，实现生产过程控制与生产管理的一体化与整体优化，提高企业的自动化水平。 （6）存在着采样延迟。 * * 第二节 计算机控制系统的分类 一、操作指导控制系统 这种系统的优点是结构简单，并且安全可靠。缺点是靠人工操作进行生产过程控制，操作速度难以提高。 * * 二、直接数字控制系统（DDC） DDC系统是一种单机控制系统，具有规模小，结构简单，实用性强，价格低等优点，适合于比较简单的被控对象或分布式控制系统的最小基本控制单元。缺点是可靠性差。 * * 三、监督计算机控制系统（SCC） SCC系统采用两级控制方式：（a）下一级为模拟调节器；（b）当下一级采用DDC系统。当SCC计算机出现故障时，可由DDC或模拟调节器独立完成操作。这显然提高了整个系统的可靠性。 * * 四、分布式控制系统（DCS） 图1.9 分布式控制系统结构图 在分布式控制系统中，按地区把微处理机安装在测量装置与控制执行机构附近，将控制功能尽可能分散，管理功能相对集中。这种分散化的控制方式能改善控制的可靠性。 * * 五、现场总线控制系统（FCS） 从控制的角度看，FCS具有两个显著特点：（1）信号传输实现了全数字化。（2）实现了控制的彻底分散。 * * 第三节 计算机控制系统的组成 一、计算机控制系统的硬件组成 * * 二、计算机测控系统的软件组成 软件 操作系统 语言加工系统 诊断系统 控制程序 数据采集及处理程序 巡回检测程序 数据管理程序 编辑程序 编译程序 连接、装配程序 调试程序 子程序库 数据可靠性检查程序 A／D转换及采样程序 数字滤波程序 线性化处理程序 数据采集程序 越限报警程序 事故预告程序 画面显示程序 系统软件 应用软件 * * 第四节 计算机控制系统的发展 第一个阶段是1965年以前的试验阶段。 第二个阶段是1965年至1972年的实用阶段。在试验阶段用于控制的计算机基本上还是采用模拟常规调节仪表的调节规律，只在控制形式上由连续变为离散，因而调节效果得不到明显改善。 第三阶段是从1972年开始到现在的发展阶段。1972年出现了微型计算机，由于它优越的性能价格比，使得计算机的应用真正地进入了普及和深入的阶段。 一、计算机控制系统的发展过程 * * 二、计算机控制系统的发展趋势 1.应用成熟的先进技术 （1）可编程控制器的应用。 （2）智能化调节器的应用。 （3）分布式控制系统（DCS）和现场总线控制系统（FCS）的应用。 2.智能控制系统 （1）分级递阶智能控制技术。 （2）模糊控制技术。 （3）专家控制技术。 （4）机器学习技术。 * * 3. 嵌入式的应用将更加深入 （1）嵌入式控制系统。 （2）智能化仪器。 （3）微机集散控制系统。 （4）网络控制系统。 * * 第五节 本课程的特点及学习方法 一、课程特点： 集中描述了自动化学科的知识体系 具有综合性、应用性和实践性 二、学习方法： 注意实践练习：课上实验+综合实验 注意联系综合：四年主要专业课程的综合 本章内容结束 * * 在这种系统中，计算机每隔一定时间对被控过程的有关参数进行采样，经A/D转换后送入CPU进行加工处理，计算出最优操作条件及操作方案，并以显示、打印、报警等形式输出信息，操作人员根据这些信息去改变调节器的给定值或直接操作执行