【2017年整理】1计算机控制系统概述.ppt

第一节 绪论;1.1 计算机控制系统概述;经典控制理论 40~50年代形成 SISO系统 现代控制理论 60~70年代形成 MIMO系统 现代控制理论的进一步发展;经典控制理论;现代控制理论;现代控制理论的进一步发展;计算机技术：集成电路技术的发展推动了 计算机技术的发展;随着科学的发展、技术的进步和对控制的要求的提高，控制对象越来越复杂多样，使控制系统的控制越来越复杂，出现了多输入—多输出的多变量系统、非线性系统控制、时变和分布参数控制系统。对于这些系统，使用常规的控制方法和手段实现是十分困难的，因此，电子计算机尤其是微型计算机的出现并应用于自动控制领域，使自动控制水平产生了巨大的飞跃。;计算机控制，是关于将计算机技术应用于工农业生产、国防等自动控制行业的一门综合性学科与技术。 计算机控制是以计算机、自动控制理论、自动控制工程、电子学和自动化仪表为基础的综合学科。 计算机控制系统简单地说就是以计算机替代了原模拟控制系统的控制器（控制仪表）组成的自动控制系统。但是这种取代决不是一种简单的替代而是一种升华。;控制系统的组成框图;图1.2 计算机控制系统框图;四、 计算机控制系统的工作过程; 三个阶段依次循环执行 所谓“实时”是指信号的输入、分析处理、决策输出及控制都必须在一定的时间范围内完成，否则控制将失去意义。;五、 计算机控制系统产生的分类;如图1.3所示的系统为开环控制系统，所谓开环控制系统是指控制器按照先验的控制方案对系统或对象进行控制，使被控制的对象或系统能够按照约定来运动或变化。;闭环控制系统;计算机在线控制系统;计算机离线控制系统;计算机实时控制系统;以参与控制的方式分类：;操作人员通过控制仪表对生产过程进行控制； 计算机未施加直接的控制作用，实际的操作控制是由人和控制仪表进行的； 开环指导型结构，用于指导人们对生产过程的操作和控制。;计算机;直接数字控制系统（DDC）; 操作台级处理设备;监督控制系统（SCC）;DDC的不足： 控制参数与控制规律需预先设定，且在控制过程中不能被修改，因而对变化较大的过程来说，其适应性较差。 SCC特点：两级计算机控制，由DDC完成对生产过程的直接控制，SCC计算机则根据过程工况，进行优化分析，自动产生最优设定值，并传给DDC系统，从而使被控过程处于最优工况。; SCC 计算机;集散控制系统（DCS）;自动控制技术和计算机技术的发展，为计算机控制的发展奠定了坚实的基础。 自1946年世界上第一台可以由程序控制的计算机ENICA(称为电子数字器与计算器, Electronic Numerical Integrator and Computer) 诞生以来，人们就试图将这种运算速度快，又能存储又能进行算术和逻辑计算的机器应用于自动控制系统中来。然而这种昂贵的运算机器在作为控制器来说是大材小用，于是人们希望用这种计算机来完成许多回路的数据采集与控制，而当时计算机的可靠性又难以胜任作为控制器所需要的高可靠性。;20世纪50年代初，美国首先用计算机来完成对生产过程进行巡检数据采集和数据处理。 1959年美国TRW航空公司和Texaco公司合作成功地在得克萨斯州的一家炼油厂将一台计算机投入在线控制。该控制系统以综合指标出发确定了热水循环系统的最佳参数，同时也揭开了计算机控制的辉煌一页。 在20世纪60年代计算机控制系统已成功的应用于化工、钢铁和电力等不同的领域，但这些系统还都是以数据的采集和处理为主。1962年英国帝国化工公司制造出一套可以直接取代常规仪表对生产过程直接进行控制的计算机控制系统，开创了直接数字控制的新时期。;自1971世界上第一片四位微处理器的出现，微型计算机得以快速的发展，1993年Pentium处理器的出现更使微型计算机在运算速度等诸多方面得以长足发展，同时也使计算机控制得以飞速发展。 微处理器和微型计算机的诞生与发展为实现分散控制创造了良好的条件。;1975年美国Honeywell公司研制成功世界上第一套集散型控制系统TDC－2000并投入使用，开创了计算机应用于实际生产过程控制的新纪元。随后一直到80年代末，集散控制系统迅速发展，有几万套集散系统投入运行，不但得到使用者的高度评价同时也为制造商和使用企业带来了巨大的经济效益。 随着4C技术和网络技术的发展，现场总线控制系统和网络控制系统应运而生。可编程控制器的综合应用已打破了原工业控制的格局，并共同融入到计算机控制系统的大门类之中。 ;计算机控制技术向着其深度和广度发展。 在广度方面，向着大系统或系统工程的方向发展，向着管理控制一体化的方向发展。从单一过程、单一对象的局部控制，发展到对整个工厂、整个企业，甚至对社会经济、国土???用、生态平衡、环境保护等大规模复杂对象和系统