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第1章计算机控制系统概述-课件(PPT).ppt

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文档列表 文档介绍

第一章计算机控制系统概述
计算机控制系统的组成
工业控制机的特点
微型计算机控制系统的主要结构类型
微型计算机控制系统的发展计算机控制系统的组成
计算机控制系统是由计算机和工业对象两大部分组成的。在工业领域中,自动控制技术已获得了广泛的应用。图1-1(a)示出了按偏差进行控制的闭环控制系统。
图1-1(a)是闭环控制系统的原理框图,在闭环控制系统中, 测量元件对被控对象的被控参数(如温度、压力、流量、转速、位移等)进行测量; 变换发送单元将被测参数变成电压(或电流)信号,反馈给控制器; 控制器将反馈回来的信号与给定值进行比较, 控制器就根据偏差产生控制信号来驱动执行机构工作, 使被控参数的值达到预定的要求。
图1-1(b)示出了开环控制系统的原理框图, 它与闭环控制系统不同的是, 它的控制器直接根据给定值去控制被控对象工作, 被控制量在整个控制过程中对控制量不产生影响。它与闭环控制系统相比,因没有反馈环节,结构相对简单,但控制性能要差一些。开环控制系统和闭环控制系统根据控制对象和控制要求的不同, 分别用于不同的应用场合。
图1-1 控制信号的一般形式
(a) 闭环控制系统框图; (b) 开环控制系统框图
由图1-1可以看出, 自动控制系统的基本功能是信号的传递、加工和比较。这些功能是由测量元件、变换发送单元、控制器和执行机构来完成的。控制器是控制系统中最重要的部分, 它决定了控制系统的性能和应用范围。
如果把图1-1中的控制器用计算机来代替,这样就可以构成计算机控制系统,其基本框图如图1-2所示。如果计算机是微型计算机,就组成微型计算机控制系统。在微型计算机控制系统中,只要运用各种指令,就能编出符合某种控制规律的程序。微处理器执行这样的程序, 就能实现对被控参数的控制。在计算机控制系统中,由于计算机的输入和输出信号都是数字信号,而大部分被控对象的被控参数和控制量都是模拟信号, 因此在这样的控制系统中,需要有将模拟信号转换为数字信号的A/D转换器,以及将数字信号转换为模拟信号的D/A转换器。
图1-2 计算机控制系统基本框图
计算机控制系统的控制过程通常可归结为以下两个步骤:
(1) 数据采集:对被控参数的瞬时值进行检测, 并将数据传送给计算机。
(2) 控制:对采集到的被控参数的状态量进行分析, 并按已定的控制规律, 决定控制过程, 适时地对控制机构发出控制信号。
上述过程不断重复,使整个系统能够按照一定的性能指标进行工作, 并且对被控参数和设备本身出现的异常状态及时监督并做出迅速处理。
工业生产过程是连续进行的,应用于工业控制的微型计算机系统通常是一个实时控制系统,它包括硬件和软件两部分。
计算机控制系统的硬件组成
微型计算机(简称微型机)控制系统的硬件一般由微型机、外部设备、输入输出通道和操作台等组成, 如图1-3所示。

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