计算机控制技术及应用-CH01.ppt

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1、第1章概述1.1自动控制的基本概念1.2计算机控制系统1.3本课程的研究内容和学习方法本章小结思考题与习题11.1自动控制的基本概念1.1.1自动控制的引例1.1.2自动控制中的基本问题21.1.1自动控制的引例引例1：交通信号灯的简单自动控制31.1.1自动控制的引例引例1：交通信号灯的复杂自动控制41.1.1自动控制的引例引例2：锅炉水温自动控制装置51.1.1自动控制的引例引例2：锅炉水温自动控制规律61.1.2自动控制中的基本问题自动控制中的基本问题系统结构自动控制系统由哪些部分组成？它们之间有什么关系？控

2、制过程控制的过程如何进行？目标规则控制的目标规则如何表示？控制效果控制的效果如何评价？71.1.2自动控制中的基本问题系统的结构和控制的过程81.1.2自动控制中的基本问题目标规则的表示自然语言、流程图；数值和数学表达式；数学模型：建立数学模型和采用专业术语来描述如绿信比、饱和流量、流量系数等；微分方程、传递函数、状态方程……91.1.2自动控制中的基本问题控制的效果传统意义上的性能指标稳定性、快速性、准确性广义的评价指标可靠性操作性互换性效率性价比101.1.2自动控制中的基本问题稳定性是指系统重新恢复平衡的能力

3、。一个处于平衡状态的系统，受到干扰后，在有限时间内后仍然能够回到原来的平衡状态，则该系统是稳定的。稳定性是决定系统能否工作的首要问题。稳111.1.2自动控制中的基本问题准确性是指系统处于平衡后，其输出与给定值之间的误差。准确性反映了系统的稳态精度。如果系统输出的最终误差为零，则称之为无差系统，反之为有差系统。准确性反映了系统的静态特性。准121.1.2自动控制中的基本问题快速性是指系统动态过程延续时间。快速性好的系统其动态过程延续时间短，系统的响应速度快、超调量小。快速性反映了系统的动态特性。快131.2计算机控

4、制系统1.2.1计算机控制系统的结构1.2.2计算机控制系统的分类1.2.3计算机控制技术及其发展141.2.1.计算机控制系统的结构典型计算机控制系统的结构框图151.2.1.计算机控制系统的结构基于现场总线的结构框图161.2.2.计算机控制系统的分类(1).按系统结构的分类(2).按控制器与被控对象的关系分类(3).按计算机的地位和工作方式分类(4).按控制规律分类(5).按控制对象的特点分类171.2.2.计算机控制系统的分类(1).按系统结构的分类开环系统与闭环系统181.2.2.计算机控制系统的分类(2

5、).按控制器与被控对象的关系分类实时控制与仿真控制191.2.2.计算机控制系统的分类(3).按计算机在控制系统中的地位和工作方式分类OGC——操作指导DDC——数字直接控制SCC——监督计算机控制DCS——分布式控制/集散控制FCS——现场总线控制CIMS——计算机集成制造系统201.2.2.计算机控制系统的分类(3).按计算机在控制系统中的地位和工作方式分类OGC操作指导DDC直接数字控制211.2.2.计算机控制系统的分类SCC监督计算机控制221.2.2.计算机控制系统的分类DCS分布式控制集散控制231.

6、2.2.计算机控制系统的分类计算机集成制造系统CIMS将工厂的全部生产经营活动，从市场预测、订货、计划、产品设计、加工制造、销售、直到售后服务的全部设计、制造、管理环节进行统一控制、统一管理的综合性自动化制造系统。CIMS将控制的概念进一步扩展，计算机已不仅仅用于现场的控制，而是在以产品设计、加工制造为中心，全面优化计划、采购、生产、销售等各个环节发挥作用。241.2.2.计算机控制系统的分类FCS（FieldbusControlSystem）现场总线控制系统建立在网络基础上的高级分布式控制系统。251.2.2.计

7、算机控制系统的分类(4).按控制规律分类恒值控制、随动控制PID控制、顺序控制程序控制、模糊控制最佳控制、自适应控制、自学习控制261.2.2.计算机控制系统的分类恒值控制控制的目标是系统的输出根据输入的给定值保持不变，输入通常是在某一时间范围内恒定不变或变化不大的模拟量。许多温度、水位、压力的控制都属于这一类控制，如空调、恒温炉的温度控制。271.2.2.计算机控制系统的分类随动控制控制的目标是要求系统的输出跟踪输入而变化，而输入的值通常是随机变化的模拟量，往往不能预测。许多物体的运行控制都属于这一类控制，如自动

8、导航系统、自动驾驶系统、阳光自动跟踪系统、雷达天线的控制等。281.2.2.计算机控制系统的分类顺序控制根据给定的运作序列、状态和时间要求而运动的控制。如交通信号灯的控制、电梯的升降的控制、自动包装机、自动流水线的控制。291.2.2.计算机控制系统的分类程序控制程序控制也有称数值控制、数字控制，通常是指根据预先给定的运动轨迹来控制部件行动。如线切割机的控制