控制技术电子教案第1章课件.pptVIP

* 图1.13 ◆ 直接数字控制系统（DDC） ? 按一定的控制规律进行计算，最后发出控制消息，通过输出通道控制生产过程的闭环系统。 * 图1.14 按数学模型确定设定值 * ◆ 分级控制系统 图1.15 * ◆ 集散型（分布式）控制系统（DCS) 图1.16 * ◆ 计算机控制网络 图1.17 * 1.2.3 按控制规律对计算机控制系统分类 ◆ 程序控制和顺序控制 程序控制：被控量按照预先规定的时间函数变化，如加热炉的温度控制； 顺序控制：各个时期所给出的设定值可以是不同的物理量，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。 ◆ 比例-积分-微分控制（PID控制）：调节器的输出是调节器输入比例-积分-微分的的函数； * ◆ 有限拍控制：调节时间最短，要求设计的系统在尽可能短的时间里完成调节过程；常用于数字随动系统。 ◆ 复杂规律的控制：克服随机扰动，提高综合性能指标；如，串级控制，前馈控制，纯滞后补偿控制，多变量解偶控制以及最优、自适应、自学习控制。 ◆ 智能控制：智能控制理论是一种把先进的方法学理论与解决当前技术问题所需要的系统理论结合起来的科学；是人工智能、运筹学、控制理论的交汇。 * 1.3 工业控制机的组成结构及特点 1.3.1 工业控制机的组成 ◆ 硬件构成 图1.18 1）监控定时器(Watchdog) 2）电源掉电检测 3）后备存储器 4）实时日历时钟 * ◆ 软件构成 ▼ 系统软件 ? 实时多任务操作系统、引导程序、调度执行程序；如Intel：iRMX86，Ready System：嵌入式VRTX/OS。 ▼ 支持软件 ? 低、高级语言，编译、编辑、调试、诊断程序。 ▼ 应用软件 ? 过程输入、过程控制、过程输出、人-机接口、显示打印、公用子程序等。 * 1.3.1 工业控制机 的总线结构 ◆ 内部总线 ▼ PC总线 图1.19 PC总线 * ▼ STD总线（56根并行总线） ? 采用周期窃取和总线复用技术，定义了16根数据线，24跟地址线，实现8/16位机兼容。 * ▼ RS-232C串行通信总线 ◆ 外部总线 * 图1.20 ? RS-232C信号状态 * ▼ IEEE-488并行通信总线 ? 16根信号线，8根地线。 ? 总线互连设备不超过15台。 ? 总线电缆长度不超过20米。 ? 速率一般为500kbps，最高为1Mbps。 ? 消息为负逻辑（=0.8V为“1”， =2.0V为“0” ）。 ? 按位并行、字节串行、三线握手、双向异步传送。 ? 可互连三种设备，讲者、听者和控者 图1.21 * 1.4 计算机控制系统的发展 ? 计算机控制技术是自动控制理论与计算机技术相结合的产物，伴随它们的发展而发展。 1.4.1 系统发展概况 ◆ 计算机技术的发展过程 ? 1956年3月德洲的一个炼油厂与TRW航空工业公司，经3年的研究，制造出RW-300计算机控制的聚合系统，控制26个流量，72个温度，3个压力，来确保反应器内压力最小。 ▼ 现场总线（FF、PROFIBUS、CAN等） * ? 开创时期（1955~1962年），从事操作指导和设定值控制。 ▼ 四个发展时期 ? 直接数字控制时期（1962~1967年），用计算机控制完全取代了模拟控制，使用灵活。 ? 小型计算机时期（1967~1972年），过程控制计算机迅速发展。 ? 微型计算机时期（1972年~ ），出现分级递阶控制系统、分散型控制系统、专用控制器，采用高级语言进行实时控制。 * ◆ 计算机控制理论的发展过程 ? 采样定理（乃奎斯特、香农定理） f采=2 f最高 ? 差分方程：用一个线性时不变的差分方程来代替微分方程。 ? Z变换法：霍尔维兹1947年对序f(kT)引进一个变换，定义为： * ? 状态空间理论：是设计和分析多输入多输出系统的有力工具。卡尔曼在此领域作出很大贡献。 ? 最优控制与随机控制：控制系统设计的最优化问题，随机控制理论的发展。 ? 系统辨识与自适应控制。 * 1.4.2 计算机控制系统发展趋势 ◆ 推广应用成熟的先进技术 ? 普及应用可编程控制器（PLC） 使用具有智能I/O模块的PLC，将顺序控制和过程控制结合起来，实现对生产过程的控制。 ? 广泛使用智能调节器 它可接受(0~20)mA的信号电流，而且具有RS-232或RS-422/485异步串行通信接口，实现与上位机通信。 ? 采用新型的DCS和FCS 采用先进的控制策略，