pz第1章 绪论.pptVIP

课程总目录 绪论 输入输出接口与过程通道 数字控制技术 计算机控制系统数学基础 常规及复杂控制技术 现代控制技术 应用程序设计与实现技术 人机接口技术和监控组态软件 分布型测控网络技术 计算机控制系统设计与实现 课程总目标 学完本课程后，你应具有以下能力： 熟悉计算机控制系统的组成原则 了解计算机控制系统结构 掌握计算机控制系统设计的方法 把握计算机控制系统的发展方向 灵活应用计算机控制技术解决一些实际应用问题 课程安排 理论教学40学时 实验单独设课，12学时，共5个实验 参考书目 第1章 绪论 内容提要 计算机控制系统概述 计算机控制系统的典型形式 工业控制机的组成结构及特点 计算机控制系统的发展概况及趋势 基本要求：了解计算机控制系统及其基本组成。 教学重点：计算机控制系统的典型形式。 教学难点：计算机控制系统的工作原理。 1.1 计算机控制系统概述 自动控制 在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。 自动控制系统的结构 1.1.1 计算机控制系统及其组成 1. 计算机控制系统 （1）计算机控制系统的工作原理 工作原理 （2）在线方式和离线方式 ★ 在线方式或联机方式：生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式。 ★ 离线方式或脱机方式：生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式。 （3）实时的含义 ★ 实时：是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成。而且这个时间范围的大小跟被控对象联系非常的紧密！ ★ 实时控制系统必定是在线系统。 1.1.2. 计算机控制系统的组成 1.1.3. 常用的计算机控制系统主机 1)可编程控制器 2)工控机 3)嵌入式系统 (1) 嵌入式微处理器 ARM (2) 嵌入式微控制器 单片机 (3) 嵌入式DSP处理器 (4) 嵌入式片上系统 SoC 4)智能调节器 1.1.4. 计算机控制系统的特点(1) 计算机控制系统同连续控制系统相比，具有以下特点： 1）连续控制系统中，各处信号是模拟信号；计算机控制系统是含有模拟信号和数字信号的混合系统。 2）连续控制系统中，控制规律由模拟电路实现。计算机控制系统中，控制规律由计算机通过程序实现，具有很大的灵活性和适应性。 3）计算机控制系统具有丰富的指令系统和很强的逻辑判断功能，能实现复杂控制规律。 1.1.4. 计算机控制系统的特点(2) 4）连续控制系统中，给定值与反馈值的比较是连续进行的，控制器对产生的偏差也是连续调节的。计算机控制系统不是连续控制的，而是离散控制的。 5）连续控制系统中，一般是一个控制器控制一个回路。计算机控制系统中，一个控制器分时控制多个回路。 6）采用计算机控制系统，如分级计算机控制系统、集散控制系统、计算机网络控制系统等，便于实现控制与管理的一体化，是工业企业的自动化程度进一步提高。 6. 综合自动化系统 二.按照控制规律分类 (1)程序和顺序控制 (2)比例积分微分控制( PID控制) (3)最小拍控制 (4)复杂规律的控制 (5)智能控制 (1) 程序和顺序控制 定义：程序控制是被控制量按照一定的、预先规定的时间函数变化，被控制量是时间函数的变化。 顺序控制是程序控制的扩展，在各个时期所给出设定值可以是不同的物理量，而且每次设定值的给出，不仅取决于时间，还取决于对以前的控制结果的逻辑判断。 (2)比例积分微分控制(PID控制) 定义：调节器的输出是调节器输入的比例、积分和微分的函数。 PID控制是现在应用最广、最为广大工程技术人员熟悉的技术。PID控制结构简单、参数容易调整，因此，无论模拟调节器或者数字调节器，多数使用PID调节规律。这同样是我们学习的一个重点内容。 (3)最小拍控制 最小拍控制的性能指标是要求设计的系统在尽可能短的时间内完成调节过程。 最小拍控制通常用在数字随动系统的设计中。 最小拍控制是我们本书内容的重点和难点，是直接离散控制系统设计！ (4) 复杂规律的控制 在PID控制的基础上，引进了各种复杂规律的控制，比如串级控制、前馈控制、纯滞后补偿、解耦控制、最优控制、自适应控制等，组成复杂控制系统。 目的：是为了解决随机扰动问题，使系统控制达到满意的性能指标。 (5) 智能控制