计算机控制技术第1章绪论01.ppt

§1·2 计算机控制系统的典型形式 1．操作指导控制系统(开环系统，已经很少使用） 优点：结构简单，控制灵活和安全。 缺点：要由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。 2．直接数字控制系统 （Direct Digital Control—DDC） ★ 要求：实时性好、可靠性高和适应性强 ★ 一台计算机通常要控制几个或几十个回路 没有人直接操作生产过程 输入通道 (AI.DI） 输出通道 (AO.DO) 打印机 报 警 操作台 CRT 计 算 机 生 产 过 程 直接数字控制（Direct Digital Control, DDC） — 计算机参与闭环控制过程 3 监督控制系统（二级控制系统） a） SCC+模拟调节器的控制系统 b） SCC+DDC的分级控制系统 一个SCC可监督多个下级系统，当下级出错立刻代替 4．集散型控制系统 （Distributed Control System－DCS） 分布式控制系统，层状控制，层与层间通过网络进行交互 分布式控制系统（Distributed Control System, DCS） — 分散控制，集中管理 5、现场总线控制系统（Fieldbus Control System, FCS ） ◆ 新一代分布式控制结构 ◆ 以“工作站－现场总线仪表”的二层结构完成DCS三层结构的功能 ◆ 可以降低成本，提高可靠性，实现真正的开放式互连系统结构 汽车就是现场总线控制 Can总线专门用于汽车控制，各个部件间由总线直接交互。 设备可以直接加入总线就可使用，系统可容易扩展 90年代发展起来的。 现场总线控制系统（Fieldbus Control System—FCS） 操作站 模拟量输出功能块 控制功能块 H1现场总线 差压变送 器 模拟量输入功能块 PIDI10 …... AOI10 AI110 H1 H1 网桥 H2现场总线 ……. 现场节点 服务器 LAN（局域网） 6、综合自动化系统 由企业资源信息管理系统ERP（Enterprise Resources Planning）、生产执行系统MES（Manufacturing Execution System）和生产过程控制系统PCS（Process Control System）构成的三层结构，已成为综合自动化系统的整体解决方案。 综合自动化系统主要包括制造业的计算机集成制造系统和流程工业的计算机集成过程系统。 计算机集成制造系统(CIMS-Computer Integrated Manufacture System) 计算机集成过程系统（CIPS-Computer Integrated Process System） 1.3 计算机控制系统的控制规律 （1）程序和顺序控制 （2）比例积分微分控制（PID控制） （3）最小拍控制 （4）复杂规律的控制 （5）智能控制 （6）新兴控制方法：最优控制 自适应控制 （1）程序和顺序控制 定义：顺序控制是被控制量按照一定的、预先规定的时间函数变化，被控制量是时间函数的变化。 定义：程序控制根据输入指令和数据，执行器按规定的工作顺序、运动轨迹、距离、速度等自动完成工作。 定位：钻床、冲床 轮廓：车床、绣花机、切割机 过程控制 过程参数：温度、压力、流量、液面、速度 （2）比例积分微分控制（PID控制） 定义：调节器的输出是调节器输入的比例、积分和微分的函数。 PID控制是现在应用最广、最为广大工程技术人员熟悉的技术。PID控制结构简单、参数容易调整，因此，无论模拟调节器或者数字调节器，多数使用PID调节规律。这同样是我们学习的一个重点内容。 数字PID控制（Proportional-Integral-Differential ） ◆ 按偏差的比例、积分和微分进行控制 ◆ 算法比较简单，在连续系统中技术最成熟，应用最广泛 数字控制器的直接设计算法 — 以Z变换为基础的采样控制系统 模型预测控制 — 基于系统输入输出描述的控制算法 （3）最小拍控制 最小拍控制的性能指标是要求设计的系统在尽可能短的时间内完成调节过程。 最小拍控制通常用在数字随动系统的设计中。 最小拍控制是我们本书内容的重点和难点，是直接离散控制系统设计！ （4）复杂规律的控制