计算机控制系统第1章 计算机控制系统概述.pptx

计算机控制系统;《计算机控制系统》课程介绍

1、课程性质

2、课程体系

3、教材与参考书

4、教学内容;什么是计算机控制系统？;课程教学内容:;《计算机控制系统》课程

期末成绩比例构成：

1、慕课+平时成绩20%

2、实验成绩20%

3、期末考试60%

;第1章计算机控制系统概述;本章内容:;1.1引言;1.1.2发展历程;5）集散型控制

微型计算机性能提高，价格下降以及计算机通信和网络的发展，促使发展一种许多相关联的微计算机组合共同负担工作负荷的系统，形成了目前广泛应用的集成分散型控制系统。

微型计算机的发展和普及，促进发展了许多新型计

算机的控制方式。

如：嵌入式计算机控制系统；

网络计算机控制；

专用控制器迅速的发展。

依赖于计算机实时控制软件的进展

过去的几十年软件生产的进展不大。;性能完好的计算机控制系统，要求计算机控制系统

分析、设计理论的支持。

----采样系统的基本理论；

----现代离散控制理论；

----各种智能控制理论，如模糊控制、神经网络。

限于现代理论应用的前提和条件，实际难以满足，应用受到了限制。

加强先进控制理论的可行性研究，发展各种简便易

行的先进控制策略，提高系统控制水平。;1.1.3课程讲述的内容;1.2计算机控制系统的基本概念;将类似上述炉温计算机控制系统的各类计算机控制系统抽象化，得到图1.2所示的计算机控制系统典型结构。;计算机控制系统与常规的连续（模拟）控制系统相比，通常具有如下优点：;1.2.2计算机控制系统的应用要求;1.2.3计算机控制系统的性能指标;1.2.3计算机控制系统的性能指标;一个计算机控制系统的小例子：

由计算机实现的血糖管理系统;1.3过程通道和总线接口技术;计算机控制系统的硬件构成：;计算机控制系统的软件构成：;1.3.1过程通道;（1）模拟量输入通道;（2）模拟量输出通道;（2）模拟量输出通道;（3）数字量输入通道;（4）数字量输出通道;1.3.2总线接口技术;微机中总线一般有内部总线、系统总线和外部总线：

内部总线：微机内部各外围芯片与处理器之间的总线，用于芯片一级的互连；

系统总线：微机中各插件板与系统板之间的总线，用于插件板一级的互连；

外部总线：微机和外部设备之间的总线，微机作为一种设备，通过该总线和其他设备进行信息与数据交换，它用于设备一级的互连。;按照传输数据的方式划分，可以分为并行总线和串行总线，分别对应于并行通信和串行通信方式。

并行总线：数据线通常超过2根

速度快、实时性好，但由于占用的口线多，不适

于小型化产品。如计算机并口、各种系统总线如

ISA总线、PCI总线等。;图1.8内部并行总线及组成;串行总线：二进制数据逐位通过一根数据线发送到目的器件；速率虽低，但在数据通信吞吐量不是很大的微处理电路中则显得更加简易、方便、灵活。常见的串行总线有SPI、I2C、USB及RS232等。;图1.9内部串行总线SPI的组成;;（1）内部总线;（1）内部总线;（1）内部总线;（2）系统总线;（2）系统总线;（2）系统总线;（2）系统总线;（2）系统总线;（2）系统总线;（3）外部总线;（3）外部总线;（3）外部总线;（3）外部总线;1.4模拟与数字信号之间的相互转换;按与微机的接口形式分类DAC：

串行接口DAC：芯片体积小，转换速度低，与CPU连线少。

并行接口DAC：芯片体积大，转换速度高,与CPU连线多。

按DAC的输出形式分类：

电流输出型DAC

电压输出型DAC;;DAC原理：电流源的DAC概念图;;D/A的组成框图;;;;（2）D/A转换的误差;1.4.2A/D转换及其误差;;顺序;;;;（3）A/D转换的误差;通常A/D转换器要完成采样、量化和编码3个变换：;采样保持电路：;;1.5计算机控制系统的理论问题;1)若被控对象是时不变线性系统，通常所形成的连续控制系统也是时不变系统。但当将其改造成计算机控制系统后，它的时间响应与外作用的作用时刻和采样时刻是否同步有关。;2)连续系统在正弦输入信号的激励下，稳态输出为同频率的正弦信号，但对计算机控制系统而言，其稳态正弦响应则与输入信号频率和采样周期有关。;3)一个连续系统是可控可观的，将其变成计算机控制系统时,若采样间隔时间选取的不合适，则可能会变得不可控。

如围绕地球运动的同步卫星，其运