计算机控制第一章 绪论.ppt

第一章 绪论 1．1计算机控制系统的特征与组成 1. 2计算机控制系统的分类 1．3 计算机控制系统的发展概况及发展趋势 控制（Control） 通过一定的方式，使得某一对象或过程，依照人的意志运行或受到约束，均可称之为控制。 例如： 用遥控器控制电视机，司机驾驶汽车，驾驶员操纵飞机；环境控制，人口控制等。 系统（System） 由若干部分经过有机地组合与连接，成为具有一定功能的整体。 例如：由电阻、电容和电感组成的网络。汽车发动机；汽车等。 输入（Input）：外界对系统的影响。 输出（Output）：系统对外界的影响。 控制系统（Control System） 它不是不断重复一个单调动作的普通机器，如钟摆。 它具有一定的灵活性和适应性，可以根据周围环境的变化，吸收并分析得到的信息，并根据此调整自己的行为。 而在控制系统中能够实现这种调整功能的机制就是控制，或者称之为“控制器”。 1.1 计算机控制系统的特征与组成 1.1.1计算机控制系统的特征与工作原理 1.1.2 计算机控制系统的硬件组成 基本的计算机控制系统的硬件主要包括： 计算机主机、I／O接口、外围设备、检测变送单元、执行机构、操作台以及网络设备等。 1.2 计算机控制系统的分类 1.3 计算机控制系统的发展概况及发展趋势 * * 随着科学技术的进步和发展，计算机在自动控制领域中得到了广泛的应用。计算机控制是计算机技术与自动控制理论及自动化技术紧密结合并应用于实际的结果。它在现代化的工，农，医，国防等领域发挥着越来越重要的作用。本书将侧重应用的角度讨论计算机控制系统原理，基本工作方式以及总线技术，控制系统，软件技术，系统的工程实现以及计算机集散控制系统等。为使读者拓宽知识面，本书还介绍了今年来新发展起来的与计算机控制有关的一些先进技术，如现场总线技术以及计算机集成制造系统等。 第一章 绪论 计算机控制系统 硬件部分 软件部分 控制计算机 传感器及变送器 系统软件 应用软件 1．结构特征 模拟控制系统 采用模拟器件 计算机控制系统 模拟和数字部件的混合系统 控制器：运算放大器等 控制规律：软件实现 一个控制器控制一个回路 （一对一） 分时控制 （一对多） （控制规律的修改需改变硬件） （控制规律的修改只需修改软件） 2．信号特征 按照计算机控制系统中信号的传输方向，系统的信息通道由3部分组成： (1) 过程输出通道 由D／A转换器组成的模拟量输出通道和开关量输出通道 (2) 过程输入通道 由A／D转换器组成的模拟量输入通道和开关量输入通道 (3) 人—机交互通道 系统操作者通过此通道向计算机控制系统发布相关命令，提供操作参数，修改设置内容等； 计算机则可通过此通道向系统操作者显示相关参数、系统工作状态、对象控制效果等 。 3．控制方法特征 常用的设计方法： 模拟调节规律离散化设计法，直接设计法 。 4．功能特征 (1) 以软件代替硬件 当被控对象改变时，计算机及其相应的过程通道硬件只需作少量的变化，甚至不需作任何变化，而面向新对象重新设计一套新控制软件便可； 可以用软件来替代逻辑部件的功能实现，从而降低系统成本，减小设备体积。 (2) 数据存储 (3) 状态、数据显示 显示模式：数字、字母、符号、图形、图像、虚拟设备面版等 显示方式：静态、动态、二维、三维等 显示内容：给定值、当前值、历史值、修改值、系统工作波形等 (4) 管理功能 计算机控制系统的工作原理 (1) 实时数据采集 对被控量的瞬时值进行检测并输入 (2) 实时控制决策 对采集到的被控量进行分析和处理，并按已定的控制规律，决定将要采取的控制行为 (3)实时控制输出 (4)信息管理 根据控制决策，向执行机构发出控制信号，完成控制任务 完成信息共享和管理 (1) 在线方式 计算机控制系统的工作方式 (2) 离线方式 生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式 生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式称为离线方式或脱机方式 实时：是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制也就失去了意义。 1．计算机主机 系统中重要的组成部分。接收过程输入通道发送的各种数据，实现被测参数的巡回检测，通过控制程序对数据进行处理、判断、比较、计算后，输出控制量，及时发出控制指令。 主机的性能直接影响到系统的功能、性能指标以及接口电路的设计等，必须综合考虑成本、体积、速度、精度、可靠性等各个因素进行选择，