《8 计算机控制系统设计与实现》.pptVIP

主要内容;8.1系统设计的原则与步骤;8.1.2系统设计的步骤;;⒊离线仿真和调试阶段;;8.2系统的工程设计与实现;⒎系统总体方案 总体设计后将形成系统的总体方案。总体方案确认后，要形成文件，建立总体方案文档。系统总体文件的内容包括： ⑴系统的主要功能、技术指标、原理性方框图及文字说明。 ⑵控制策略和控制算法，例如PID控制、达林算法、Smith补偿控制、最级控制、前馈控制、解耦控制、模糊控制、最优控制等。 ⑶系统的硬件结构及配置，主要的软件功能、结构及框图。 ⑷方案比较和选择。 ⑸保证性能指标要求的技术措施。 ⑹抗干扰和可靠性设计。 ⑺机柜或机箱的结构设计。 ⑻经费和进度计划的安排。;8.2.2硬件的工程设计与实现;选择主机机型 在总线式工业控制机中，有许多机型，都因采用的CPU不同而不同。 以PC总线工业控制既为例，其CPU有8088、80286、80386、80486、Pentium(586)等多种型号， 内存、硬盘、主频、显示卡、CRT显示器也有多种规格。 设计人员可根据要求合理地进行选型 ;8.2.2硬件的工程设计与实现;⒉选择输入输出通道模板 ⑵模拟量输入输出(AI／AO)模板 AI／AO模板包括A／D、D／A板及信号调理电路等。AI模板输入可能是0～±5V、1～10V、0～10mA、4～20mA以及热电偶、热电阻和各种变送器的信号。AO模板输出可能0～5V、1～10V、0～10mA、4～20mA等信号。选择AI／AO模板时必须注意分辨率、转换速度、量程范围等技术指标。;8.2.2硬件的工程设计与实现;⑵选择执行机构 执行机构是控制系统中必不可少的组成部分，它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，使生产过程按预先规定的要求正常运行。 执行机构分为气动、电动、液压三种类型。气动执行机构的持点是结构简单、价格低、防火防爆；电动执行机构的持点是体积小、种类多、使用方便；液压执行机构的特点是推力大、精度高。常用的执行机构为气动和电动两种。 另外，还有各种有触点和无触点开关，也是执行机构，实现开关动作。电磁阀作为一种开关阀在工业中也得到了广泛的应用。 在系统中，选样气动调节阀、电动调节阀、电磁阀、有触点和无触点开关之中的哪种??要跟据系统的要求来确定。但要实现连续的精确的控制目的，必须选用气动或电动调节阀，对要求不高的控制系统可选用电磁阀。;8.2.3软件的工程设计与实现;2数据类型和数据结构规划 从数据类型：逻辑型和数值型，但通常将逻辑型数据归到软件标志中去考虑。 数值型可分为定点数和浮点数。定点数有直观、编程简单、运算速度快的优点，其缺点是表示的数值动态范围小，容易溢出。浮点数则相反，数值动态范围大、相对精度稳定、不易溢出，但编程复杂，运算速度低。 如果某参数是—系列有序数据的集合，如采样信号序列，则不只有数据类型问题，还有一个数据存放格式问题，即数据结构问题。;3资源分配 完成数据类型和数据结构的规划后，便可开始分配系统的资源了。 系统资源包括ROM、RAM、定时器／计数器、个断源、I／O地址等。 ROM资源用来存放程序和表格，I／O地址、定时器/计数器、中断源在任务分折时已经分配好了。 因此，资源分配的主要工作是RAM资源的分配，RAM资源规划好后，应列出一张RAM资源的详细分配清单，作为编程依据 ;4实时控制软件设计 ⑴数据采集及数据处理程序 数据采集程序主要包括模拟量和数字量多路信号的采样、输入变换、存储等。数据处理程序主要包括数字滤波程序、线性化处理和非线件补偿、标度变换程序、超限报警程序等。 (2)控制算法程序 控制算法程序主要实现控制规律的计算，产生控制量。其中包括：数字PID控制算法、大林算法、Smith补偿控制算法、最少拍控制算法、串级控制算法、前馈控制算法、解耦控制算法、模糊控制算法、最优控制算法等。：实际实现时，可选择合适的一种或几种控制算法，来实现控制。;4实时控制软件设计 (3)控制量输出程序 控制量输出程序实现对控制量的处理(上下限和变化率处理)、控制量的变换及输出，驱动执行机构或各种电气开关。控制量也包括模拟量和开关量输出两种。模拟控制量由D/A转换模板输出，—般为标准的0～10mA(DC)或4～20mA(DC)信号，该信号驱动执行机构如各种调节阀。开关量控制信号驱动各种电气开关。 ;(4)实时时钟和中断处理程序 实时时钟是计算机控制系统一切与时间有关过程的运行基础 实时任务有两类：第—类是周期性的，如每天固定时间启动，固定时间撤消的任务，它的重复周期是一天。第二类是临时性任务，操作者预定好启动和撤消时间后由系统时钟来执行，但仅一次有效。 许多实时任务如采样用期、定时显示打印、定时数据处理等都必须利用实时时钟来实??。并由实时中断服务程序去执行相应的动作或