第七章计算机控制系统的设计与实现课件.pptVIP

Institute of Advanced Manufacture Engineering of ZheJiang University * Institute of Manufacture Engineering of Zhejiang Universitiy 《计算机数字控制技术》 第七讲 计算机控制系统的设计与实现 主讲： 贺永 * 系统设计的原则和步骤 7.1 系统的工程设计与实现 7.2 主 要 内 容 计算机控制系统设计举例 7.3 第7章 计算机控制系统设计与实现 计算机控制系统的设计，既是一个理论问题，又是 一个工程问题。 ? 理论设计 1）建立被控对象的数学模型； 2）确定系统目标函数，寻求相应的控制规律； 3）进行系统功能的软、硬件界面划分，并对硬件提出具体要求。 ? 工程设计 1）掌握生产过程的工艺要求，及被控对象的动态和静态特性； 2）通晓自动检测技术、计算机技术、通信技术、自动控制技术、微电子技术等。 7.1 系统设计的原则与步骤 7.1.1 系统设计的原则 1. 安全可靠 控制系统出现故障，轻者影响生产，重者造成事故，产生不良后果。因此，在设计过程中，要把安全可靠放在首位。 2. 操作维护方便 表现在操作简单、直观形象、便于掌握，并不强求操作工要掌握计算机知识才能操作。 3. 实时性强 表现在对内部和外部事件能及时地响应，并做出相应的处理，不丢失信息，不延误操作。 7.1.1 系统设计的原则 4. 通用性好 （1）硬件模板设计采用标准总线结构（如PC总线）。 （2）软件模块或控制算法采用标准模块结构。 5. 经济效益高 （1）系统设计的性能价格比要尽可能的高。 （2）投入产出比要尽可能的低。 7.1.2 系统设计的步骤 7.1.2 系统设计的步骤 1. 工程项目与控制任务的确定阶段 （1）甲方提出任务委托书； （2）乙方研究任务委托书； （3）双方对委托书进行确认性修改； （4）乙方初步进行系统总体方案设计； （5）乙方进行方案可行性论证； （6）签订合同书。 2. 工程项目的设计阶段 （1）组建项目研制小组 ；（2）系统总体方案包括硬件总体方案和软件总体方案；（3）方案论证与评审；（4）硬件和软件的分别细化设计；（5）硬件和软件的分别调试；（6）系统的组装。 7.1.2 系统设计的步骤 7.1.2 系统设计的步骤 2. 工程项目的设计阶段 （1）组建项目研制小组 ； （2）系统总体方案包括硬件总体方案和软件总体方案； （3）方案论证与评审； （4）硬件和软件的分别细化设计； （5）硬件和软件的分别调试； （6）系统的组装。 7.1.2 系统设计的步骤 3. 离线仿真和调试阶段 指在实验室而不是在工业现场进行的仿真和调试。 4. 在线调试和运行阶段 将系统和生产过程联接在一起，进行现场调试和运行。 图1 离线仿真和调试 图2 在线调试和运行 7.2 系统的工程设计与实现 7.2.1 系统总体方案设计 7.2.2 硬件的工程设计与实现 7.2.3 软件的工程设计与实现 7.2.4 系统的调试与运行 7.2.1 系统总体方案设计 7.2.1 系统总体方案设计 1. 硬件总体方案设计 总体设计方法是“黑箱”设计法，只需明确各方块之间的信号输入输出关系和功能要求，而不需知道“黑箱”内具体结构。 （1）确定系统的结构和类型； （2）确定系统的构成方式； （3）现场设备选择； （4）其它方面的考虑 。 2. 软件总体方案设计 也是采用结构化的“黑箱”设计法。先画出较高一级的方框图，然后再将大的方框分解成小的方框。 7.2.1 系统总体方案设计 3. 系统总体方案设计 （1）系统的主要功能、技术指标、原理性方框图及文字说明。 （2）控制策略和控制算法，如PID控制、达林算法等。 （3）系统的硬件结构及配置，主要的软件功能、结构及框图。 （4）方案比较和选择。 （5）保证性能指标要求的技术措施。 （6）抗干扰和可靠性设计。 （7）机柜或机箱的结构设计。 （8）经费和进度计划的安排。 对所提出的总体设计方案要进行合理性、经济性、可靠性及可行性论证。 7.2.2 硬件的工程设计与实现 7.2.2 硬件的工程设计与实现 采用总线式工业控制机进行系统的硬件设计，可以解决工业控制