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计算机控制系统概述 自动控制原理:所谓自动控制，就是在没有人直接参与的前提下，应用控制装置使机器设备或生产过程按照预定的规律运行。 反馈控制系统组成:一个闭环控制系统有以下基本元件或装置组成：被控对象、被控制量、检测元件、比较元件、放大元件、控制器（校正装置）、执行元件。 自动控制系统类型：按输入信号类型分类：定值控制系统、随动系统、程序控制系统、数字控制系统。按控制方式分类:开环控制系统、闭环控制系统 被控对象特性（二阶系统）:系统特性指输入与输出之间的关系，一般用单位阶跃信号作为输入求系统输出，也即是响应。被控对象的类型:有自衡非振荡过程的响应曲线 、无自衡非振荡过程的响应曲线、有自衡振荡过程的响应曲线（二阶系统） ①当 ξ1 时，特征根为一对不相等负实根 ，系统为过阻尼系统，单位阶跃响应为单调上升曲线。 ②当 ξ=1 时，特征根为一对相等负实根 ，系统为临界阻尼系统，单位阶跃响应为单调上升曲线，但快速性好于过阻尼系统。 ③当0ξ1时，特征根为一对带负实部的共轭复数根 ，系统为欠阻尼系统，单位阶跃响应为衰减振荡曲线。 ④当 ξ=0时，特征根为一对共轭虚根 ，系统为无阻尼系统，单位阶跃响应为等幅振荡曲线。 ⑤当ξ0 时，特征根在s复平面的右半平面，系统单位阶跃响应是发散曲线。 控制系统的基本要求（闭环控制系统性能指标）：稳、准、快 计算机控制系统组成及分类：组成，计算机控制系统由计算机和工业对象两大部分组成其中包括硬件和软件。（1）硬件组成：中央处理器（CPU）、通用外部设备、I/O接口和输入/输出通道、检测元件和执行机构、操作台。 （2）软件组成： 软件即计算机程序，可分为系统软件、应用软件和数据库等。 计算机控制系统的分类： 按完成的功能分类 计算机监测系统（Computer Monitor System）(2)计算机监督系统 （Computer Supervisory System）（3）直接数字控制系统（Direct Digital Control System）（4）计算机监督控制系统 （Superivsory Computer Control System） 按系统结构分类（1）直接监控系统（Direct Supervisory Control System）（2）分级控制系统（3）分布式控制系统（Distributed Control System）（4）现场总线系统（Fieldbus Control System FCS） 传感器 传感器的作用及组成：作用：传感器是一种能感知某一被测量（物理的、化学的或生物的信息），并能将被测信息变换成与之相对应的其他量（电量、光学量、机械量等）的器件或装置。组成：传感器通常由敏感元件、转换元件和其他辅助部件组成。 机械量传感器：机械量包括力、力矩、位移、长度、厚度、速度、加速度、角度、角速度、质量、重量、振动等。（压电传感器是一种典型的有源传感器、电感式接近传感器通常是一组高频振荡电路，检测敏感元件为感应线圈、光栅位移传感器。） 热工量传感器：温度、热辐射、热流、湿度等热学量。（集成温度传感器） 光传感器：光传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器件。（光电式传感器、红外光传感器、紫外线传感器。） 霍尔传感器：霍尔效应、（敏感于磁场、电流）运用于测量、通信领域、通信领域。 第3章 执行器 电动执行器：执行器的作用是接受计算机发出的控制信号，并把它转换成调整机构的动作，使生产过程按照预先规定的要求正常进行。 项 目 气动执行器 电动执行器 液压执行器 体 积 中 小 大 推 力 中 小 大 动作滞后 大 小 小 根据所使用的能源形式三类执行器的比较：气动执行器结构简单、价格低、防火防爆；电动执行器体积小、种类多、使用方便；液压执行器推力大、精度高。 伺服电动机也称为执行电动机，在信号来到之前，转子静止不动；信号来到之后，转子立即转动；信号消失之后，转子又能即时自行停转。 计算机过程输入/输出技术 模拟量输入通道（模拟多路开关、采样和采样定理、A/D转换器(ADC0809)及其和微处理器的连接）： 模拟量输入通道的任务是将模拟量输入信号进行变换、采样、放大、模/数转换，变换成二进制数字量输入计算机。 模拟多路开关（CD4051原理CBA3端8路选择)的作用是将各种被测模拟量按某种方式，如顺序采样方式或随机方式，分时地输入到公用放大器或A/D转换器上。 采样定理（香农定理）为了使采样信号f*(t)反映连续信号f(t)的变化规律，采样频率ωs (ω=2/T=2πf)至少应该是f(t)的频谱F(jω)的最