计算机控制技术课件绪论

1、绪论介绍计算机控制系统基本概念。讲师：李东升主要内容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分类计算机控制系统的发展趋势第一节 计算机控制系统的概念常规控制系统被控对象测量元件变送器执行机构控制器 ty tr te mty tu以模拟控制器实现的自动控制系统计算机控制系统被控对象测量元件变送器执行机构DAC ty nr ne mty tu以数字控制器实现的自动控制系统ADC控制器 u n myn微型计算机微型计算机微型计算机计算机控制系统特点形式复杂 即有数字信号，又有模拟信号，是一个线性时变系统。灵活性好 采用数字控制器，容易实现复杂控制，容易实现多系统协调控制。可靠性高 传

2、输成本低，抗干扰能力强，环境适应性好。第二节 计算机控制系统的组成计算机控制系统组成与物理世界交互：与物理世界交互：生生产过程输入输出通道产过程输入输出通道交互：交互：与与外界进行外界进行信息传递信息传递表达：表达：汇编或高级语言、过程控制语言汇编或高级语言、过程控制语言交流：交流：通信网络软件、诊断程序等通信网络软件、诊断程序等人机接口程序、打印显示程序人机接口程序、打印显示程序 各种各种公共子程序公共子程序历史数据库、实时数据库历史数据库、实时数据库与人交互：与人交互：人人机联机联系 设 备 、 通 信 设 备系 设 备 、 通 信 设 备核心：核心：微型计算机微型计算机计算机系统计算机系

3、统 现场现场仪表（测量传感器、执行机构等）仪表（测量传感器、执行机构等） 硬 件 部 分硬 件 部 分 核心：核心：操作系统操作系统系统软件系统软件 过程输入过程输入/输出程序、过程控制输出程序、过程控制程程序序应用软件应用软件软 件 部 分软 件 部 分计算机计算机控 制 系 统控 制 系 统计算机控制系统作用实时数据处理 对被控参数进行实时测量并将结果输入计算机对被控参数进行实时测量并将结果输入计算机实时计算 在允许的时间内对测量结果进行处理并按预设控制规律计算当在允许的时间内对测量结果进行处理并按预设控制规律计算当前的控制量前的控制量实时控制 及时将计算得出的控制量送往执行机构及时将计算

4、得出的控制量送往执行机构信息管理 对测量和控制结果进行共享和管理对测量和控制结果进行共享和管理第三节 计算机控制系统的分类操作指导系统特点计算机不直接参与控制，因而是开环控制系统；结构简单，控制灵活、安全；由人工操作，速度受到限制；不能控制多个对象。直接控制系统特点计算机直接控制工业对象，因而是闭环控制系统；控制灵活，在不改变硬件的情况下可以利用不同的控制算法实现不同的控制。监督控制系统特点监督控制系统是操作指导控制系统与直接数字控制系统的综合；可以保证生产过程始终工作在最优状态下。集散控制系统好处：并行运行多项任务好处：并行运行多项任务特点控制分散、信息集中；系统模块化；数据通信能力较强；友

5、好而丰富的人机接口；可靠性高。现场总线控制系统特点开放性；可靠性；通用性。网络控制系统被控对象执行器控制器网络网络控制器特点开放性灵活性通用型问题时延安全小结操作指导控制操作指导控制系统系统直接数字控制直接数字控制系统系统监督控制系统监督控制系统集散控制系统集散控制系统结构原理特点第四节 计算机控制系统发展趋势历史起步期约1955年 1950年前后，出现在过程控制中采用数字计算机的思想。出现在过程控制中采用数字计算机的思想。 1956年年3月，月，第一台第一台计算机控制系统计算机控制系统设计完成设计完成，并于，并于1959年年3月月12日在线运行。日在线运行。由于当时计算机的运行速度慢、价格昂

6、贵且不可由于当时计算机的运行速度慢、价格昂贵且不可靠，故计算机的主要任务是寻找最佳运行条件，靠，故计算机的主要任务是寻找最佳运行条件，完成调度和生产计划，报告产量和原材料的消耗完成调度和生产计划，报告产量和原材料的消耗包括包括2626个流量、个流量、7272个温度、个温度、3 3个压力和个压力和3 3个成份。个成份。历史试验期约1962年 1962年，直接数字控制时期的开始。年，直接数字控制时期的开始。价格问题是利用计算机代替模拟仪表的主价格问题是利用计算机代替模拟仪表的主要原因。要原因。灵活性是利用计算机代替模拟仪表的另一灵活性是利用计算机代替模拟仪表的另一个原因。个原因。历史推广期约197

7、2年 20世纪世纪60年代，数字计算机技术取得年代，数字计算机技术取得了重大的进展，计算机体积变得更小，了重大的进展，计算机体积变得更小，速度更快、更加可靠和更加便宜。速度更快、更加可靠和更加便宜。 在计算机开创期和在计算机开创期和DDC期间获得了越来期间获得了越来越多的计算机过程控制的知识，这种知越多的计算机过程控制的知识，这种知识和计算机技术发展相结合，使计算机识和计算机技术发展相结合，使计算机控制的应用更加迅速发展。控制的应用更加迅速发展。历史成熟期约1980年 由于微型计算机的不断发展，由于微型计算机的不断发展，1980年一台相当于年一台相当于1975年小型计算机性能的卡式计算机的价格

8、已下年小型计算机性能的卡式计算机的价格已下降到降到500美元（美元（1975年仍在年仍在1万美元左右）；万美元左右）； 1980年，数字计算电源费用的减少是促进数字技年，数字计算电源费用的减少是促进数字技术普遍应用的另一个重要原因；术普遍应用的另一个重要原因； 今天，所有开发的控制系统都以计算机控制为基今天，所有开发的控制系统都以计算机控制为基础，其应用涉及电力、过程控制、制造、运输以础，其应用涉及电力、过程控制、制造、运输以及娱乐行业的控制、生产和分配的全部领域。及娱乐行业的控制、生产和分配的全部领域。历史发展期约1990年 该领域内第一台系统是该领域内第一台系统是1975年由年由Honey

9、well公司推出的公司推出的TDC2000，但随，但随后有许多其他的产品应运而生；后有许多其他的产品应运而生； 今天，集散控制系统已能够控制生产的各今天，集散控制系统已能够控制生产的各个方面，并且使操作员可以通过使用一台个方面，并且使操作员可以通过使用一台计算机完成对整个生产活动的监视和控制；计算机完成对整个生产活动的监视和控制；历史起步期约1955年，主要是操作指导系统试验期约1962年，DDC出现推广期约1972年成熟期约1980年，DDC普及发展期约1990年，DCS出现发展 FCSPCSCIMS发展趋势大力推广应用成熟的先进技术 可编程控制器的应用可编程控制器的应用 智能调节器的应用智能调节器的应用 分布式控制系统和现场总线控制系统的应用分布式控制系统和现场总线控制系统的应用大力研究和发展新型控制系统 人工智能技术的研究人工智能技术的研究 模糊控制技术的研究模糊控制技术的研究 专家控制技术的研究专家控制技术的研究 机器学习技术的研究机器学习技术的研究作业画出开环控制系统的方框