微机控制技术.doc

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1、第一章：概述随着科学技术的进步，人们越來越多地用计算机來实现控制系统。近几年来，计算机技术、自动控制技术、检测与传感技术、CRT显示技术、通信与网络技术、微电子技术的高速发展，促进了计算机控制技术水平的提高。本章主要介绍计算机控制系统及其纽成、工业控制机的纽成结构及特点、计算机控制系统的发展概况和趋势。§1.1微机控制系统的概念自动控制技术在许多领域里获得了广泛的应用。自动控制一一就是在没有人直接参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。近年来，计算机已成为自动控制技术不可分割的重耍组成部分，并为自动控制技术的发展和应用开辟了广阔的新天

2、地O§1.1.1微机控制系统的发展概况1.计算机控制技术的发展过程计算机技术的发展，我们可按以下四个阶段來描述其发展过程:（1）开创时期（1955〜1962年）1952年，开始把计算机用于生产过程，实现了自动测量和数据处理，为操作人员提供了对管理有用的信息°1954年用计算机构成了开环控制系统，能够帮助操作人员对一部分被控参量进行正确调节。1957年采用计算机构成闭环控制系统，最初应用于石油蒸他过程的调节；一年后，又在一个电站和一个炼油厂采用直接数字控制方式，实现了计算机闭环定值控制，这是计算机在线过程控制系统。1960年，在合成氨和丙烯膳生产过程中完成

3、了计算机监督控制，计算机开始侧重于最优控制，并逐步向分级控制和网络控制方向发展。虽然每隔二、三年计算机应用于生产过程控制就有一些新发展，但在1965年以前基本上处于单项工程试验阶段。（2）直接数字控制吋期（1962〜1967年）（3）小型计算机时期（1967〜1972年）在试验阶段用于控制的计算机基本上还是模拟常规调节仪表所采用的调节规律，只在控制形式上山连续变为离散，因HU调节效果得不到明显改善。直到60年代后期岀现了小型机，才使计算机控制得以普及。山于小型机具有体积小、速度快、工作可靠、价格较便宜等特点，所以使得计算机控制系统不再只是大型企业的工程项

4、目，对于较小的工程问题也能利用计算机来控制了。这一时期主要是计算机集中控制，即用一台计算机控制尽可能多的调节冋路。在高度集中控制吋，若计算机出现故障，将对嗓个生产产生严重影响。提高町靠性的措施就是采用多机并用的方案，即增加小型机数目。因此山于小型机的出现，过程控制计算机的台数迅速增长。这一时期为实用及普及阶段。（4）微型计算机时期（1972年〜至今）随着计算机技术的发展，出现了微型机，从而使计算机控制技术进入了崭新的阶段。这一时期以微型机为主休。在控制结构上，对于简单生产过程或装置，采用单•台微型机独立控制，如以单片机、工业控制机、可编程控制器为核心的计

5、算机控制系统;对复杂生产过程或装置则采用集散型控制系统，将计算机分散到生产装置屮去，采用多级分布式结构，从下而上分为过程控制级、控制管理级、生产管理级和经营管理级，进行分散控制、集中操作、分级管理、统一协调的工作，既能使危险分散，又能实现整休的协调和优化，大大提高了系统的安全可靠性和通用灵活性。所以这一吋期也是大量推广和分级控制阶段。1.计算机控制理论的发展过程（1）采样定理；（2）差分方程；（3）Z变换法（4）状态空间理论；（5）最优控制与随机控制（6）代数系统理论；（7）系统辨识与自适应控制§1.1.2微机控制系统的组成典型的过程计算机控制系统如图1

6、.2。以微型计算机为核心的过程控制行图1.2基木纟I［成：硬件部分和软件部分°各部件功能简介:主机硬件部分接口电路输岀输入通道外部设备操作台被控对象%1主机纽成：中央处理器（CPU）和内存储器（RAM和ROM）纽.成。作用：根据输入通道送來的被控対象的状态参数，进行信息处理、分析、计算，作出控制决策，通过输出通道发出控制命令。%1接口电路作用：主机与外部设备、输入输出通道进行信息交换时，通过接1丨电路的协调工作,实现信息的传送。%1过程输入瀚出通道作用：主机和被控对象实现信息传送与交换的通道。偷入/输出通道分为模拟量输入通道、模拟量输出通道、开关量输入通

7、道、开关量输出通道。%1外部设备外部设备按功能可分成三类：输入设备、输出设备和外存储器。常用的输入设备有键盘、磁盘驱动器、纸带输入机等，输入设备主要用來输入程序和数据。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。输出设备主耍用来把各种信息和数据以曲线、字符、数字等形式提供给操作人员，以便及时了解控制过程。外存储器有磁盘、磁带等，主耍用来存储程序和数据。⑤操作台•般操作台有（CRT）显示器或（LED）数码显示器，用以显示系统运行的状态；有功能键，以便操作人员输入或修改控制参数和发送命令。软件部分软件是指计算机中使用的所有程序的总称。软件通常乂可分为系统软件和

8、应用软件。(1)系统软件系统软件：给用户使用维护和管理计算机专门设计的一类程序，