第一章概述 1.1机电一体化系统 机电一体化系统是指在系统主功能、信息处理功能和控 制功能等方面引进了电子技术,并把机械装置、执行部件 计算机、检测与传感装置等电子设备以及软件等有机结合而 构成的系统,即机械、执行、检测与传感、信息处理、接口 和软件等部分在电子技术的支配下,以系统的观点进行结合 而形成的一种新型机械系统 具体实例:计算机外设、办公自动化设备、微细加工设 备、数控机床、数控加工中心、机器人、射压成型设备、武 器系统、航空航天、航海设备、家用电子机械、电动玩具等 目前这些系统的共性就是:绝大多数产品含有电子计算 机或微处理器
第一章 概述 1.1 机电一体化系统 机电一体化系统是指在系统主功能、信息处理功能和控 制功能等方面引进了电子技术，并把机械装置、执行部件、 计算机、检测与传感装置等电子设备以及软件等有机结合而 构成的系统，即机械、执行、检测与传感、信息处理、接口 和软件等部分在电子技术的支配下，以系统的观点进行结合 而形成的一种新型机械系统。 具体实例：计算机外设、办公自动化设备、微细加工设 备、数控机床、数控加工中心、机器人、射压成型设备、武 器系统、航空航天、航海设备、家用电子机械、电动玩具等。 目前这些系统的共性就是：绝大多数产品含有电子计算 机或微处理器
第一章概述 几种典型的机电一体化系统 1)伺服传动系统:其为一种最基本的机电控制系统。其输入为模拟或 数字电信号,输出或受控物理变量为机械位置或速度以及力或力矩 2)数字控制系统:根据零件编程或路径规划,由计算机生成数字形式 的指令,驱动机械运动的一种控制系统,简记为NC。当控制器由 计算机实现时,又称为计算机数控系统,简记为CNC。 3)顺序控制系统:按照规定次序执行一组操作的控制系统。每一步动 作都是一个简单的二进制动作。 4)过程控制系统:在机械、冶金、化工、电力以及建材等生产过程中 所采用的工业控制系统统称为过程控制系统
第一章 概述 几种典型的机电一体化系统 1) 伺服传动系统：其为一种最基本的机电控制系统。其输入为模拟或 数字电信号，输出或受控物理变量为机械位置或速度以及力或力矩 等。 2) 数字控制系统：根据零件编程或路径规划，由计算机生成数字形式 的指令，驱动机械运动的一种控制系统，简记为NC。当控制器由 计算机实现时，又称为计算机数控系统，简记为CNC。 3) 顺序控制系统：按照规定次序执行一组操作的控制系统。每一步动 作都是一个简单的二进制动作。 4) 过程控制系统：在机械、冶金、化工、电力以及建材等生产过程中 所采用的工业控制系统统称为过程控制系统
第一章概述 1.2计算机控制系统 1.2.1控制系统按信号形式的分类 计算机控制系统:含有计算机并且由计算机完成部分或全部控制功 能的控制系统 计算机在控制系统中的应用分两个方面: 1)离线应用:对控制系统进行分析、设计、仿真以及建模—控制系 统CAD 2)在线应用:用计算机代替模拟控制器,使其成为控制系统的一部分
第一章 概述 1.2 计算机控制系统 1.2.1 控制系统按信号形式的分类 计算机控制系统：含有计算机并且由计算机完成部分或全部控制功 能的控制系统。 计算机在控制系统中的应用分两个方面： 1) 离线应用：对控制系统进行分析、设计、仿真以及建模——控制系 统CAD 2) 在线应用：用计算机代替模拟控制器，使其成为控制系统的一部分
第一章概述 控制系统按信号形式分类: r(1)×e() tAn) 1)连续控制系统:所有信号 均为连续信号 a) rk a4) c 2)离散控制系统:各处均为 离散信号。 (b) 3)采用控制系统:既有连续 r(1) 四“图"回 e(r叫南) 信号,又有离散信号 数字控制系统:含有数字 (c) r()+ ()w( 信号——计算机控制系统 c() DDA上Gs (d)
第一章 概述 控制系统按信号形式分类： 1) 连续控制系统：所有信号 均为连续信号。 2) 离散控制系统：各处均为 离散信号。 3) 采用控制系统：既有连续 信号，又有离散信号。 4) 数字控制系统：含有数字 信号——计算机控制系统
第一章概述 1.2.2计算机控制系统的组成 硬件组成:控制对象、检测环节、计算机、输入输岀通道、外设等 软件组成:系统软件、应用软件 软件 外存储器 计一 D'A 功放 执行 转换器 电路 机构 纸带输入机 工 AD 采样 转换器 保持 业 元件 示器 算 对 数字量输出通逍 象 打印机 数字量输入通道 总线 损传台
第一章 概述 1.2.2 计算机控制系统的组成 硬件组成：控制对象、检测环节、计算机、输入输出通道、外设等 软件组成：系统软件、应用软件
第一章概述 1.3.1计算机控制系统的分类 1)数据采集和数据处理系统 注意:可以用于辅助建模。也就是所有计算机控制系统均有数据采集和 数据处理的功能。 测量 算 报警 1.32直接数字控制系统DDc( direct digital control) 的出变气类致数 打印机 计 AD 测量 转换器 采样器 元件 显示器 输出扫描地址 工业对象 警 输出 行 转换器 扫描 机构 机 操作台 输出扫措地址 思着长
第一章 概述 1.3.1 计算机控制系统的分类 1) 数据采集和数据处理系统 注意：可以用于辅助建模。也就是所有计算机控制系统均有数据采集和 数据处理的功能。 1.3.2 直接数字控制系统-DDC(direct digital control)
第一章概述 1.33监督控制系统-SCC( supervisory computer contro|) SCC+模拟调节系统 工艺 转换器 采样器 測量 元件 SCC+DDC系统 数据 SCO 计 轴出扫描址 工业对象 算 记录 转换器 输出 模掼 执行 显示 扫描 词节器 机构 打印 出扫描地址 ()(的 输出扫描地址 L艺 数据 SCC AD 转换器 采样器 工业对 机 DDC 输出 执行 显示 计算机 转换器 打印 输出扫揖地址
第一章 概述 1.3.3 监督控制系统-SCC(supervisory computer control) SCC+模拟调节系统 SCC+DDC系统
第一章概述 1.34分级计算机控制系统 企业级经营管理计算机 其它工厂 其它工厂 工厂级集中控制计算机 车间级SCC计算机 车间SCC计算机 装置控制级(DDC) 装置控制级(DDC 装置控制级(DDC 装置控制级DDC 工业对象A 工业对象B 工业对象C 工业对象D
第一章 概述 1.3.4 分级计算机控制系统
第一章概述 1.35计算机控制系统的其他分类形式 1)程序和顺序控制:程序控制是指根据输入的指令和数据,控制生产 杋械按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律而 自动完成工作的数字式自动控制。主要用于机床的自动控制。 2)比例积分微分控制(PD控制):目前应用最为广泛、也是广大工程 技术人员所熟悉的控制规律。 3)最少拍控制:调节时间最短为技术指标。 )复杂规律的控制:充分利用计算机的强大计算、逻辑判断、中断以 及学习功能。如串级控制、前馈控制、纯滞后补偿、多变量解耦控 制以及最优、自适应、自学习控制等。 5)智能控制 6)模糊控制
第一章 概述 1.3.5 计算机控制系统的其他分类形式 1) 程序和顺序控制：程序控制是指根据输入的指令和数据，控制生产 机械按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律而 自动完成工作的数字式自动控制。主要用于机床的自动控制。 2) 比例积分微分控制(PID控制)：目前应用最为广泛、也是广大工程 技术人员所熟悉的控制规律。 3) 最少拍控制：调节时间最短为技术指标。 4) 复杂规律的控制：充分利用计算机的强大计算、逻辑判断、中断以 及学习功能。如串级控制、前馈控制、纯滞后补偿、多变量解耦控 制以及最优、自适应、自学习控制等。 5) 智能控制。 6) 模糊控制
第一章概述 4计算机控制系统的一般要求 1)稳定性 2)精确性 3)快速性
第一章 概述 1.4 计算机控制系统的一般要求 1) 稳定性 2) 精确性 3) 快速性