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第3 章机电一体化的计算机控制技术
3.6 计算机控制系统的设计
第3 章机电一体化的计算机控制技术
不同产品所需的控制功能、控制形式和动作控制方式
也不尽相同。
由于采用计算机作为机电系统的控制器,因此其控制
系统的设计就是选用计算机、设计接口、选用控制形
式和动作控制方式的问题。
第3 章机电一体化的计算机控制技术
3.6.1 计算机控制系统的选择
计算机控制系统作为机电产品的核心,必须具备以下基本
条件:
实时的信息转换和控制功能,即稳定性好,反应速度快
人机交互功能
机电部件接口的功能
对控制软件运行的支持功能
专业与通用的选择 硬件与软件的权衡
第3 章机电一体化的计算机控制技术
3.6.2 计算机控制系统的内容和步骤
计算机控制系统的设计包括硬件电路设计和软件设计
选择不同的控制器,硬件电路设计和软件设计的工作量
不同,设计的步骤也略有差异。
控制系统应遵照的步骤:
确定系统总体控制方案
建立数学模型并确定控制算法
选择微型计算机
控制系统总体设计
软件设计
第3 章机电一体化的计算机控制技术
3.6.2 计算机控制系统的内容和步骤
1.确定系统总体控制方案
了解被控对象的控制要求,构思计算机控制系统的整体方案
考虑执行元件采用何种方式
考虑是否有特殊控制要求,对于具有高可靠性、高精度和快
速性要求的系统,应采取哪些措施
考虑计算机在整个控制系统的作用
初步估算成本
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第3 章机电一体化的计算机控制技术
3.6.2 计算机控制系统的内容和步骤
2.建立数学模型并确定控制算法
对任何一个具体计算机控制系统进行分析、综合或设计,
首先应建立该系统的数学模型,并确定控制算法。
每个控制系统都有一个特定的控制规律,因此每个控制系统
都有一套与此控制规律相对应的控制算法:
机床控制中常使用逐点比较法的控制算法和数字积分法的
控制算法;
直接数字控制系统中常用的PID调节控制算法;
位置数字伺服系统中常用的最少拍控制算法;
另外还有各种最优控制算法、随机控制、自适应控制等控
制算法。
第3 章机电一体化的计算机控制技术
3.6.2 计算机控制系统的内容和步骤
2.建立数学模型并确定控制算法
数学模型:系统动态特性的数学表达式。它反映了系统输
入内部状态和输出之间的数量和逻辑关系。这些关系式为计
算机进行运算提供了依据,即由数学模型推出控制算法。
计算机控制:按照规定的控制算法进行控制。
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第3 章机电一体化的计算机控制技术
3.6.2 计算机控制系统的内容和步骤
3.选择微型计算机
小系统,一般监视控制量为开关量和少量数据信息的模拟
量,可采用单片机或PLC;
数据处理量大的系统,往往采用基于各类总线结构的工控
机;
多层次、复杂的机电系统,采用分级分布式控制系统。根
据各级及控制对象的特点,可分别采用单片机、PLC、总线
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