[工学]第1章 微型计算机控制系统概述.ppt

第1章 微型计算机控制技术概述 计算机控制技术 第1章 微型计算机控制技术概述 微型计算机控制技术研究的内容及特点 研究的内容： 主要研究控制理论、计算机技术（软、硬件技术）、网络通信技术、测量技术、信号处理技术等在微机控制中的应用、以及微机的控制方法及其应用。 主要的特点： 1）理论性强：应用各种控制理论、信号处理理论等 2）综合性强：应用有控制理论、计算机硬件技术、编程技术、网络技术、测量技术、信号处理技术、电子技术等 3）实践性强：所有设计、计算必须要反复进行实验；在实践中积累了大量的经验方法、经验数据等 4）理论与实践相结合 5）实用性强 6）应用广泛等 第1章 微型计算机控制技术概述 计算机控制技术发展迅速 1、近30年计算机发展迅速 微机、单片机，从8位机到32位、64位机，主频从几兆到几千兆，集成度达数千万只晶体管，可靠性提高、体积小、功耗低。 2、计算机控制系统发展迅速 应用机型：单板机、单片机、STD总线工控机、工业PC机 控制方式：从单机控制到集散控制、现场总线网络控制 应用范围：从大型企业到一般企业 控制对象：从生产过程到检测设备一般的仪器仪表 第1章 微型计算机控制技术概述 1.1 微型计算机控制系统组成（1） 微型计算机控制系统主要由微型计算机、接口电路、检测部件、执行机构、外部通用设备等五部分组成。如图1-1所示。 1.1 微型计算机控制系统组成（2） 1.1.1 微型机控制系统硬件结构 系统硬件主要由以下5部分构成 1、主机 作用为系统核心：检测、数据处理、判断、计算、控制、报警等。 机型：STD总线机、工业PC机、8位或16位或32位单片机等。 2、I/O接口 并行接口8255或8155 串行接口8251等 直接数据传输控制器8237 中断控制器8259 定时器/计数器8253 A/D转换器ADC0809等 D/A转换器DAC0832等 1.1 微型计算机控制系统组成（3） 3、通用外部设备 作用：显示、打印、存储、传输数据。 4、检测元件 作用：对各种信息进行采集，将非电信号、非标准信号转换成标准电信号（0---5V或4---20mA）。 器件：各种传感器、变送器 5、执行机构 作用：根据控制信号进行动作，如改变转速、流量、温度等。 设备：电动的、气动的、液压传动的等。 6、操作台 作用：实现人---机对话，进行各种操作 组成：功能键、数字键、开关、按钮、LED数码管或CRT显示器。 1.1 微型计算机控制系统组成（4） 1.1.2 微型机控制系统软件 这里所说的微型机控制系统软件，指的是应用软件。其功能结构为： 1、过程监控 包括的程序有：巡回检测、数据处理、报警、操作面板服务、数字滤波、标度变换、判断、过程分析等。 2、过程控制计算 包括的程序有：控制算法（PID算法、最优控制、串级调节、比值调节、前馈调节、系统辩识等）、事故处理、信息管理（信息生成与管理、文件管理、输出、打印、显示等）。 3、公共服务 包括的程序有：基本运算、函数运算、数码转换、格式编辑等。 1.2 微型计算机控制系统分类（1） 所采用的控制系统与具体的过程、对象有关，可以分为6类。 1.2.1 操作指导控制系统 “操作指导”是指计算机输出不直接用来控制生产对象，而只是对系统过程参数进行收集、加工处理，然后输出数据，操作人员根据这些数据进行必要的操作。 该系统的特点是较简 单、安全可靠。常用于 试验调试过程。 该系统的缺点是要人 工操作，速度不能太快、 操作不能太多。 1.2 微型计算机控制系统分类（2） 1.2.2 直接数字控制系统（DDC） DDC（Direct Digital Control）是用一台微机对多个被控参数进行巡回检测，检测结果与设定值进行比较，再按PID规律或直接数字控制方法进行控制运算，然后输出到执行机构，使被控参数稳定在给定值上。 如右图所示。 DDC控制的特点：可一机 多控，经济、灵活、可靠。 可实现各种复杂控制，