计算机控制理论与应用-第1章

第一章（Chapter1）计算机控制系统概述,内容提要,计算机控制系统的概念计算机控制系统的组成计算机控制系统的特点计算机控制系统的类型计算机控制系统的控制规律,1.计算机控制系统的概念,计算机控制系统(ComputerControlSystem，简称CCS)是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。计算机控制系统由计算机本体（包括硬件、软件和网络结构）和受控对象两大部分组成。,1.计算机控制系统的概念,计算机控制系统的基本结构如下图所示：,1.计算机控制系统的概念,控制器：微处理器，单片机，DSP。被控对象：如温度、流量、距离、加速度、角加速度等。测量元件：它是影响控制系统精度的重要因素之一。测量各种参数的传感器，如：温度传感器、流量计、测距仪，加速度计，陀螺仪等。,1.计算机控制系统的概念,执行机构：执行机构的选择一方面要与控制算法匹配，另一方面要根据被控对象的实际情况决定。常用的执行机构有：电动执行机构：是计算机控制系统的主要执行机构，专门用来把输入的4mA-20mA的直流信号转化为相应的角位移或线位移。气动调节阀：将直流信号转化为标准气压信号来驱动调节阀。液压机构：将直流信号转化为油液的压力，并转换为机械能，驱动直流负载直线或回转运动。,1.计算机控制系统的概念,执行机构：执行机构的选择一方面要与控制算法匹配，另一方面要根据被控对象的实际情况决定。常用的执行机构有：电动执行机构：是计算机控制系统的主要执行机构，专门用来把输入的4mA-20mA的直流信号转化为相应的角位移或线位移。气动调节阀：将直流信号转化为标准气压信号来驱动调节阀。液压机构：将直流信号转化为油液的压力，并转换为机械能，驱动直流负载直线或回转运动。,1.计算机控制系统的概念,1.计算机控制系统的概念,1.计算机控制系统的概念,计算机控制系统在结构上分为开环系统和闭环系统。开环：结构简单，性能较差闭环：需要控制对象的反馈信号,1.计算机控制系统的概念,计算机控制系统的几个常用术语：在线离线实时：计算机的输入、输出和计算都在规定时间内完成。在线和实时的关系：在线不一定实时；实时一定在线；,2.计算机控制系统的组成,硬件系统主机：CPU、RAM、ROM常规外设：输入输出设备和存储设备输入输出通道：模拟过程通道：AI、AO数字过程通道：DI、DO,2.计算机控制系统的组成,软件系统系统软件：提供计算机运行和管理的基本环境应用软件：直接的控制程序，控制算法,3.计算机控制系统的特点,主要优点：由于计算机具有速度快、精度高、运算能力强、可编程等特点，因此可以实现复杂的控制规律，而且方便修改。适应性强，可靠性高。具有良好的性价比。,3.计算机控制系统的特点,主要缺点：离散化带来的误差噪声带来的干扰实时性问题,4.计算机控制系统的类型,数据采集系统（DAS:DataAcquisitionSystem）计算机不参与控制直接数字控制系统（DDC：DirectDigitalControl）计算机参与闭环控制，参数既定，精度取决于模型,4.计算机控制系统的类型,监督控制系统（SCC：SupervisoryComputerControl）计算机参