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机电系统计算机控制 机电工程学院 曹爱请 TEL：1座机电话号码32 课程背景介绍：机电一体化 背景课程：控制工程、高等数学、复变函数（线性代数）、微机原理、电子电工学、模拟电子技术、数字电子技术 第1章主要内容： 机电系统控制的基本概念 计算机控制系统的组成和分类 计算机控制系统的作用 第1章 绪 论 1.1 机电一体化系统概念 机电一体化系统是指在系统主功能、信息处理功能和控制功能等方面引进了电子技术，并把机械装置、执行部件、计算机、检测与传感装置等电子设备以及软件等有机结合而构成的系统，即机械、执行、检测与传感、信息处理、接口和软件等部分在电子技术的支配下，以系统的观点进行结合而形成的一种新型机械系统。 具体实例：计算机外设、办公自动化设备、微细加工设备、数控机床、数控加工中心、机器人、射压成型设备、武器系统、航空航天、航海设备、家用电子机械、电动玩具等。 前这些系统的共性就是：绝大多数产品含有电子计算机或微处理器。 中国石油大学机电学院 LOGO 应用领域 1、航空航天 神六发射 2、机器人 机器人、集体演示、简单机器人； 3、武器装备 飞机、航母 4、数控机床 数控1、2、3 5、钻井平台 1、定义 控制：为达到某种目的，对某一对象施加所需的操作。 包含：调节、调整、管理、监督、操作。 引申概念： 被控对象：一般广泛的系统，如：机械设备、工业过程 被控参数：目标量，如：电机转速、大罐液位、压力等 目标值：目标量的期望值 一、控制（CONTROL）： 2、分类 手动控制：由人本身进行判断，并通过判断进行相应的控制； 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； 为实现复杂的控制任务，将被控对象和控制装置按照一定的方式连接起来而形成的整体。 可以实现系统的输出量保持某一恒定值，也可按某个运行规律实时调整。 自动控制系统： 自动控制的理论基础：自动控制理论 2大分支： 经典控制：以传递函数为基础，研究单输入单输出的线性定常系统。 现代控制：以状态方程为基础，研究多变量 变参数的系统。 自动控制系统的发展方向： 以控制论、信息论和人工智能为基础的 智能控制。 机械的发展和进步与控制是密不可分的。控制使得机械系统更加灵活、精确；机械使得控制理论更加完善和发展； 稳定判据的产生： 多个单独稳定的系统互相组合产生了不稳定的系统，可由劳斯判据、赫尔维兹判据、奈奎斯特判据等进行系统的稳定性判断。 二、机械与控制 三、机电控制系统的发展 机电控制系统的发展按所用的控制器件来划分，经历了四个阶段。 1、接触器、继电器控制 2、晶体管、晶闸管控制 3、计算机数字控制 4、计算机集成制造系统 四、机电一体化系统 Mechatronics Mechanics + Electronics 指在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能等方面引入了微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。 机电一体化技术大致经历了参数显示、硬件控制、计算机数控、柔性生产系统、计算机集成制造系统、虚拟制造系统等过程。 §1.2 计算机控制系统的分类 一、计算机控制系统 定义：含有计算机并且由计算机完成全部或部分控制功能的控制系统。 离线控制：分析、仿真、设计、建模、CAD； 在线控制：实时控制（RealTime）； 应用于两个方面： 二、计算机控制系统的分类 1、按照控制器的不同： 继电器控制系统、液压控制系统、气压控制系统、计算机控制系统。 2、按照控制精度： 开环控制系统、闭环控制系统。 3、按照控制规律： 常规控制：反馈规律。 高级控制：系统辨识、最优控制、自适应控制。 智能控制：模糊控制、神经网络、专家系统、学习控制、分层递阶控制。 Data Acquistion System 在计算机的管理下，定期的对大量的过程参数进行巡回检测、数据记录、数据计算、数据统计和整理、数据越限报警以及大量数据进行积累和分析。该系统不参与控制，提供监测和实时参考。 4、按照功能和结构： 分为 DAS、DDC、SCC、DCS 1）、操作指导控制系统（数据采集和数据处理系统DAS） 数据采集和数据处理系统 　　Direct Digital Control System 计算机通过测量元件对一个或多个物理量进行巡回检测，经采样、AD转换将其转换成数字量，再根据采样值和内部预先编制好的控制规律算法计算出控制量，最后发出控制信号，直接去控制执行机构，使各个被控制量达到预定要求。 2）、直接数字控制系统 DDC 直接数字控制系统 Supervisory Computer Control System 由计算机按照描述生产