自动检测技术与仪表控制系统-计算机仪表控制系统

1、第四篇 系统控制技术,15.计算机仪表控制系统 15.1.仪表控制系统 15.1.1.闭环回路控制系统,Ccontrol Aadminister Oobject Ddisplay Ttransmit S-survey,回路系统中给定值信号u与被控变量y之间的传递函数可表示为：,同理，回路系统中给定值信号u与显示信号z之间的传递函数关系可表示为：,(15-1),15.1.2.闭环回路连续特性分析,把除调节控制单元外的单元看成纯增益环节,用此二式可对回路控制系统进行相应的时域和频域特性分析。,(15-3),15.1.3.闭环回路数字化离散分析 首先考虑只有单一数字式仪表的情况（如调节单元）。 此时

2、，离散环节为WC(z),其余环节为连续环节，包括检测单元WS(s)、变送单元WT(s)和被控对象W0(s)，此时的等价系统如图15-2所示。,图15-2 回路系统等效变换,于是回路控制系统的传递函数变换为：,考虑式(15-3)描述的简化情况,由控制系统离散原理可知，如回路控制系统的截止频率为0，则采样周期T满足条件,时，离散过程可保证控制系统的主要特性不变。实际应用中，常取,回路控制系统中有多个数字式仪表时，采样周期可确定为：,并同时满足离散化原理要求的条件T0.5T0,15.1.4.闭环回路控制系统网络化分析,将现场级总线技术引入回路控制系统后，可获得如下优点： 连接线大大减小 整体可靠性增

3、加 交互性增强 控制系统的扁平化 同理，回路系统采样周期可由下式确定： T=最小公倍数TC+2TN,TS,TT,并同时满足离散化原理要求的条件T0.5T0,15.2.计算机控制系统 15.2.1.计算机控制系统的发展和评价 发展过程： 集中式控制系统 分散控制系统 多级分布式控制系统 评价： 控制质量 工程化 实时性 可靠性 可扩展性 经济指标,15.2.2.集中控制系统 直接数字式控制(DDC控制)。 基本思想：使用一台计算机代替若干个调节控制回路的功能。,15.2.3.集散控制系统（分散控制系统） 集散控制系统(Total Distributed Control System)，俗称分散控

4、制系统(Distributed Control System, DCS)。,集散系统的主导思想是将整个系统划分成若干个子系统，由第一级局部控制器直接控制被控对象，即进行系统的水平分解。各子系统之间的协调由处于第二级的协调控制器完成。,15.2.4.分布式控制系统 更强调各子系统间的协作关系，有明确的分解策略和算法。 通常，分布式控制系统的分层、分解和结构划分要遵循下面三个原则： 1.纵向分层(DDC、SCC、MIS、DSS) 2.横向分解 3.多级结构与分布结构,15.3.计算机控制系统发展趋势 15.3.1.控制系统的网络化 现场级网络技术将所有的网络接口移到了各种仪表单元中。 新问题： 采样周期不确定 数据维护 闭环回路控制系统的特性分析困难 各种控制系统并存 如何保证通讯传输的实时性 特点： 仪表网络化 计算分散化 控制系统扁平化,控制系统扁平化后，有许多优势： 简化了系统的结构