第一章绪论 口1.1计算机控制系统概述 口1.2计算机控制系统的类型 口1.3计算机控制理论 口1.4计算机控制系统应用实例 口1.5计算机控制系统的发展
第一章 绪 论 ❑ 1.1 计算机控制系统概述 ❑ 1.2 计算机控制系统的类型 ❑ 1.3 计算机控制理论 ❑ 1.4 计算机控制系统应用实例 ❑ 1.5 计算机控制系统的发展
1.1计算机控制系统概述 ▣ 1.计算机控制系统的一般概念 ☐2.计算机控制系统的组成 ▣ 3.计算机控制系统的特点
1.1 计算机控制系统概述 ❑ 1.计算机控制系统的一般概念 ❑ 2.计算机控制系统的组成 ❑ 3.计算机控制系统的特点
1,计算机控制系统的一般概念 在连续控制系统框图1.1中，给定值与反馈值经过比 较器比较产生偏差，控制器对偏差进行控制运算，产生 控制信号驱动执行机构。系统内信号通常是模拟信号。 将连续控制系统中的比较器和控制器的功能用计算 机来实现，就组成了一个典型的计算机控制系统（见图 1.2)。计算机控制系统通常是模拟信号和数字信号的混 合系统。因此，在系统内部，需要进行模拟信号和数字 信号之间的相互转换（A/D和D/A转换)。 计算机控制系统的控制过程为数据采集及处理和实 时控制。 微型计算机 给定值 控制器 执行器 被控对象 被控参数 给定值 被控参数 控制器 D/A转换器 执行器 被控对象 反馈值 反读值 检测装置 A/D转换器 图1.1连续控制系统的典型结构 图1.2计算机控制系统基本框图
1.计算机控制系统的一般概念 在连续控制系统框图1.1中，给定值与反馈值经过比 较器比较产生偏差，控制器对偏差进行控制运算，产生 控制信号驱动执行机构。系统内信号通常是模拟信号。 将连续控制系统中的比较器和控制器的功能用计算 机来实现，就组成了一个典型的计算机控制系统（见图 1.2）。计算机控制系统通常是模拟信号和数字信号的混 合系统。因此，在系统内部，需要进行模拟信号和数字 信号之间的相互转换（A/D 和D/A 转换）。 计算机控制系统的控制过程为数据采集及处理和实 时控制。 图1.1 连续控制系统的典型结构 图1.2 计算机控制系统基本框图
2,计算机控制系统的组成 硬件 计算机 过程输入、输出通道 外部设备 操作台 √软件 系统软件 应用软件 外部设备 输出通道 执行机构 计算 被控对象 操作台 输入通道 检测装置 图1.3计算机控制系统的组成框图
2.计算机控制系统的组成 图1.3 计算机控制系统的组成框图
3,计算机控制系统的特点 √模拟、数字混合系统 便于修改控制规律 可实现复杂的控制规律 离散控制 可分时控制多个回路 √便于实现控制与管理一体化
3.计算机控制系统的特点 ✓ 模拟、数字混合系统 ✓ 便于修改控制规律 ✓ 可实现复杂的控制规律 ✓ 离散控制 ✓ 可分时控制多个回路 ✓ 便于实现控制与管理一体化
1,2计算机控制系统的类型 根据计算机在控制系统中的控制功能和控 制目的，可将计算机控制系统分为以下几种类 型。 日 操作指导控制系统 直接数字控制系统 监督计算机控制系统 分级计算机控制系统
1.2 计算机控制系统的类型 根据计算机在控制系统中的控制功能和控 制目的，可将计算机控制系统分为以下几种类 型。 ❑ 操作指导控制系统 ❑ 直接数字控制系统 ❑ 监督计算机控制系统 ❑ 分级计算机控制系统
操作指导控制系统 所谓操作指导是指计算机的输出不直接用来控制 被控对象，只是每隔一定时间，计算机进行一次数据 采集，将系统的一些参数经AD转换后送入计算机进行 计算及处理，然后进行报警、打印和显示。操作人员 根据这些结果去改变调节器的给定值或直接操作执行 机构。 输入通道 输出通道 操作指导计算机 被控对象 显示打印 图1.4操作指导系统结构图
操作指导控制系统 所谓操作指导是指计算机的输出不直接用来控制 被控对象，只是每隔一定时间，计算机进行一次数据 采集，将系统的一些参数经A/D转换后送入计算机进行 计算及处理，然后进行报警、打印和显示。操作人员 根据这些结果去改变调节器的给定值或直接操作执行 机构。 图1.4 操作指导系统结构图
直接数字控制系统 直接数字控制(DDC)系统是计算机用于工业 过程控制最普遍的一种方式。计算机通过检测元件 对一个或多个系统参数进行巡回检测，并经过输入 通道送入计算机。计算机根据规定的控制规律进行 运算，然后发出控制信号直接去控制执行机构，使 系统的被控参数达到预定值。 A/D CRT显示器 转换器 采样器 测量元件 计 打印机 算 被控对象 D/A 操作台 转换器 输出扫描 执行机构 图1.5直接数字控制系统
直接数字控制系统 直接数字控制（DDC）系统是计算机用于工业 过程控制最普遍的一种方式。计算机通过检测元件 对一个或多个系统参数进行巡回检测，并经过输入 通道送入计算机。计算机根据规定的控制规律进行 运算，然后发出控制信号直接去控制执行机构，使 系统的被控参数达到预定值。 图1.5 直接数字控制系统
监督计算机控制系统 监督计算机控制（SCC)系统结构如图1.6所示。： 在SCC 系统中，由计算机按照描述生产过程的数学模型，计算出最 佳控制输出送给模拟调节器或者DDC计算机，最后由模拟调 节器或者DDC计算机控制生产过程，从而使生产过程始终处 于最佳工作状态。 SCC计算机 SCC计算机 给定值 测量值 给定值 测量值 测量值 输入通道 DDC计算机 模拟 测量值 输入通道 调节器 输出通道 检测装置 执行机构 检测装置 执行机构 被控对象 被控对象 (a) (b) 图1.6监督计算机控制系统
监督计算机控制系统 监督计算机控制（SCC）系统结构如图1.6所示。在SCC 系统中，由计算机按照描述生产过程的数学模型，计算出最 佳控制输出送给模拟调节器或者DDC计算机，最后由模拟调 节器或者DDC计算机控制生产过程，从而使生产过程始终处 于最佳工作状态。 图1.6 监督计算机控制系统
分级计算机控制系统 装置控制级 (DDC级) 工厂集中控制级 车间监督级(SCC级) 企业管理级 企业 经营管理级计算机 至其他工厂 至其他工厂 工厂集中控 制级计算机 车间监督级计算机 车间监督级计算机 装置控制 装置控制 装置控制 装置控制 级计算机 级计算机 级计算机 级计算机 工业对象A 工业对象B 工业对象C 工业对象D 图1.7分级计算机控制系统
分级计算机控制系统 装置控制级（DDC级） 工厂集中控制级 车间监督级（SCC级） 企业管理级 图1.7分级计算机控制系统