第四章_微机控制系统的选择及接口设计.ppt

执行元件系统,控制 信息,电子信息处理系统（cnc）,动力系统,传感检测系统,机械系统,参数变 化信息,驱动力,能 量,检测参数,构成要素：五大部分,第四章 微机控制系统的选择及接口设计,第一节 专用与通用的抉择、硬件与软件的权衡 第二节 微机控制系统的设计思路 第三节 微机控制系统的构成与种类 第七节 z80cpu的硬件结构特点、存储器及输入输出扩展接口 第八节 单片机的硬件结构特点及其最小应用系统 第九节 数字显示器及键盘的接口电路,由于采用微机作为机电一体化系统或产品的控制器。 控制系统的设计的内容：选用微机、设计接口、控制形式和动作控制方式的问题,第一节 专用与通用的抉择、硬件与软件的权衡,专用控制系统适合于大批量生产的机电一体化产品。 专用控制系统的设计: 主要是选用适当的通用ic芯片以及设计其外围电路来组成控制系统。 对于多品种、中小批量生产的机电一体化产品来说，由于还在不断改进，结构还不十分稳定，特别是对现有设备进行改造时，采用通用控制系统比较合理。 通用控制系统的设计： 主控制微机机型的合理选择， 设计与其执行元件和检测传感器之间的接口， 编制应用软件。 这实质上就是通过接口设计和软件编制来使通用微机专用化的问题。,1.专用与通用的抉择,2.硬件与软件的权衡 在大多数情况下，对于某种功能来说，既可用硬件来实现，又可用软件来实现。 因此，控制系统中硬件和软件的合理组成，通常要根据经济性和可靠性的标准权衡决定。 原则：能采用通用的lsi芯片来组成所需的电路的情况下，则最好采用硬件。 特点：与采用分立元件组成的电路相比，采用软件不需要焊接，并且易于修改，所以采用软件更为可靠。 而在利用lsi芯片组成电路时，不仅价廉，而且 可靠性高，处理速度快，因而采用硬件更为有利。,第二节 微机控制系统的设计思路,1确定系统整体控制方案 首先应了解被控对象的控制要求，通常，先从系统构成上考虑是采用开环控制还是闭环控制，当采用闭环控制时，应考虑采用何种检测传感元件，检测精度要求如何。 其次考虑执行元件采用何种方式，是电动、气动还是液动，比较其方案的优缺点，择优而选。 第三要考虑是否有特殊控制要求，对于具有高可靠性、高精度和快速性要求的系统应采取哪些措施。 第四是考虑微机在整个控制系统中的作用，是设定计算、直接控制还是数据处理，微机应承担哪些任务，为完成这些任务，微机应具备哪些功能，需要哪些输入输出通道、配备哪些外围设备。 最后应初步估算其成本。通过整体方案考虑，最后画出系统组成的初步框图，附以说明，以此作为下一步设计的基础和依据。,2确定控制算法（书p126）,对任何一个具体微机控制系统进行分析、综合或设计， 首先应建立该系统的数学模型，确定其控制算法。所谓数学模型就是系统动态特性的数学表达式。它反映了系统输入内部状态和输出之间的数量和逻辑关系。这些关系式为计算机进行运算处理提供了依据，即由数学模型推出控制算法。所谓计算机控制，就是按照规定的控制算法进行控制，因此，控制算法的正确与否直接影响控制系统的品质，甚至决定整个系统的成败。,由于控制系统种类繁多，控制算法也是很多的，随着控制理论和计算机控制技术的不断发展，控制算法更是越来越多。 在系统设计时，按所设计的具体控制对象和不同的控制性能指标要求，以及所选用的微机的处理能力选定一种控制算法。选用时应考虑所选定的算法是否能满足控制速度、控制精度和系统稳定性的要求。,当控制系统比较复杂时，控制算法也比较复杂，整个控制系统的实现就比较困难，为设计、调试方便，可将控制算法作某些合理的简化，忽略某些因素的影响(如非线性、小延时、小惯性等)，在取得初步控制