[信息与通信]第一章：计算机控制系统概述.pptVIP

课程总目录 第一章 计算机控制系统概述 第二章 计算机控制系统接口技术 第三章 数据采集与处理系统 第四章 数字程序控制技术 第五章 控制规律的离散化设计方法 第六章 控制规律的模拟化设计方法 第七章 复杂控制规律的设计 第八章 计算机控制可靠性技术 第九章 计算机控制系统设计 第九章 分散型控制系统 1．基本内容：了解计算机控制系统发展过程、理解计算机控制系统基本组成、了解计算机控制系统的分类和发展趋势。 2．重点：了解计算机控制系统基本组成。 使学生对计算机控制的的基本组成有初步的认识，通过实际例子，结合古典控制系统对比进行讲解。 3. 难点：计算机控制系统工程实际应用例子。 学完本课程后，你应具有以下能力： 了解离散计算机控制系统的结构和各组成部分 了解简单的离散控制算法 了解集散控制系统的构成 能独立设计简单的计算机控制系统 如果用计算机进行控制，如何控制呢？ 第1章 计算机控制系统概述 一.计算机控制成为一门迅速发展的学科 的原因和三个因素： 1.以z变换分析法为核心的离散系统理论、以香农（Shannon）采样定理为基础的采样系统理论、以数字控制器算法设计为基本内容的数字系统理论和以状态空间法为基础的现代控制理论。这些理论的形成与发展为数字计算机应用于自动控制领域奠定了理论基础。 2.科学技术的进步对自动控制提出了精度更高、速度更快、方式更灵活、范围更广、综合性更强和规模更大等要求。常规的模拟控制难以满足上述要求，而数字计算机具有强大的计算能力、可贵的记忆和逻辑判断能力、丰富多采的外围设备和人机对话能力，所以不仅能实现高级复杂的控制算法，获得快速精密的控制效果，还能把生产控制与生产管理有机结合起来，从而实现对整个企业、工厂或车间的自动化控制和管理。因此计算机控制是社会发展的需要。 3.微电子技术、计算机技术和通讯技术的迅猛发展，为计算机控制的发展和应用创造了 物质条件。与电子技术相对应，计算机经历了电子管、晶体管，小规模集成电路、大规模和超大规模集成电路等阶段，”现已进入模仿人的智能的第五代计算机的研制阶段。计算机在功能（容量、速度、精度和操作方式等）和体系结构上仍在快速发展和进步之中。 1.1 计算机控制系统发展简况 1952年，计算机开始应用于化工生产过程的自动检测和数据处理，并打印出生产管理用的过程参数。 1954年，开始利用计算机构成开环系统，操作人员根据计算机的计算结果来及时准确地调节生产过程的控制参数。 1959年，世界上第一台过程控制计算机在美国德克萨斯州的一个炼油厂正式投人运行，实现了实时“在线”控制。该系统控制26个流量、72个温度、3个压力和3种成分，基本功能是控制反应器的压力，确定反应器进料量的最优分配，根据催化作用控制热水流量以及确定最优循环。 1960年，开始在生产过程中采用计算机监督控制SCC）。1962年，开始采用直接数字控制（DDC），比如，英国的帝国化学工业公司（ICI）实现了一个DDC系统，其中数据采集量为244个，它控制 129个阀门。20世纪 60年代后期，计算机开始侧重生产过程的最优控制，并向分级控制和网络控制方向发展，已出现了专用于工业生产过程控制的小型计算机。 随着大规模集成电路的发展，相继出现了微型计算机，使得计算机控制技术进入了一个崭新的阶段。微型计算机的最大优点是运算速度快、可靠性高、方便灵活、通用性、价格便宜和体积小。它对于发展现代化的工业、农业、国防和科学技术具有极其巨大的推动作用。所以在70年代中期，传统的集中控制系统革新为分散型系统（DCS）。市场的压力迫使许多仪表和计算机制造商必须设计出自己的分散型系统，以增加自己产品的竞争力。例如，日本横河公司的CENTUM，美国Honeywell公司的TDC-2000，西德 Siemems公司的TELEPERM-M，英国 Oxford Automationg公司的 SYSTEM-86。80年代随着超大规模集成电路（VLSI）技术的飞速发展，使得计算机向着超小型化、软件固化和控制智能化方向发展。美国Honeywell公司推出了新一代的集散型信息管理系统TDCS-3000，解决了过程控制与信息管理系统的协调，为实现整个工厂的生产管理和控制提供了最佳系统。80年代末。90年代初又推出具有专家系统、模糊控制、计算机辅助设计（CAD）等把控制与管理融为一体的新型分散控制系统。 1．2 典型的计算机控制系统 计算机控制的领域是非常广泛的，控制对象从小到大，从简单到复杂都可以由计算机参与控制。计算机可以控制单个电机或阀门，也可以控制和管理一个车间、整个工厂以至整个企业。计算机控制可以是单个回路参数的简单控制，也可以是复杂控制规律的