单元五机电一体化控制与接口技术.ppt

机电一体化技术;单元五 机电一体化控制及接口技术;;工业炉的计算机控制;高炮的控制;机械手;*;*;*;自动控制的作用与重要性;管理、经济、金融过程智能化 楼宇管理自动化：电、气、水、消防报警全自动管理，办公自动化，交通自动化，自助银行等。;第1节 概 述; 机电一体化控制是在以微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展向机械工业领域迅猛渗透并与机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术。 机电一体化控制是一门理论性很强的工程技术，通常称为“自动控制技术”，把实现这种技术的理论称为“自动控制理论”。而由各种部件组成以实现具体生产对象的自动控制的系统，则称为“自动控制系统”。自动控制所使用的技术可以是电气、液压、气动、机电以及电液等诸多方法，而采用计算机实现自动控制是机电一体化控制技术中最为常见的手段。 ;一、机电一体化系统的控制形式;典型控制系统的方块图;一、机电一体化系统的控制形式;一、机电一体化系统的控制形式;;;家用电冰箱温控系统方框图如下：;; 稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件，这是对控制系统的一个基本要求。系统的稳定性有两层含义:一是系统稳定，叫做绝对稳定性，通常所讲的稳定性就是这个含义;另一方面的含义是输出量振荡的强烈程度，称为相对稳定性。线性控制系统的稳定性是由系统。本身的结构与参数所决定的，与外部条件无关。; 快速性是系统在稳定的条件下，衡量系统过渡过程的形式和快慢，通常称为“系统动态性能”。在实际的控制系统中，不仅要求系统稳定，而且要求被控量能迅速地按照输入信号所规定的形式变化，即要求系统具有一定的响应速度。; 准确性是在系统过渡过程结束后，衡量系统输出(被控量)达到的稳态值与系统输出期望值之间的接近程度。除了要求控制系统稳定性好、响应速度快以外，还要求控制系统的控制精度高。 “稳”与“快”是说明系统动态(过渡过程)品质。系统的过渡过程产???的原因是系统中储能元件的能量不可能突变。“准”是说明系统的稳态(静态)品质 ;;准备阶段。 对设计对象进行机理分析和理论分析，明确被控对象的特点及要求;限定控制系统的工作条件及环境，确定安全保护措施及等级;明确控制方案的特殊要求;确定技术经济指标;制定试验项目及指标。; 理论设计 建立被控对象的数学模型，把被控对象的控制特性用数学表达式加以描述，作为控制方案选择及控制器设计的依据;确定控制算法及控制器结构，选择中央处理单元、存储器等，主要硬、软件设计以及各种接口的选择和设计;确定系统的初步结构及参数，进行系统性能分析、优化;设计定型：整理出设计图样、电子元器件明细表、系统操作程序及说明书、维修及故障诊断说明书和使用说明书等，形成相应技术文件。;1.计算机控制系统的组成 什么是计算机控制系统? 计算机控制系统就是采用计算机来实现的工业自动控制系统.;2.计算机控制系统的组成;三、计算机控制系统的组成及常用类型;主机（CPU） 主机是控制系统的核心。 组成：中央处理器、内存储器、时钟电路 功能：对控制对象的参数进行检测、数据处理以及控制计算、逻辑判断等 通用外部设备 组成：输入、输出设备和外存储器。 功能：显示、打印、存储和传送数据。 ;I/O接口与输入/输出通道 I/O接口与输入/输出通道是主机与被控对象进行信息交换的纽带 组成：并行接口、串行接口、直接数据传送接口等（接口） A/D转换器、D/A转换器等（通道） 检测元件和执行器 传感器的功用是将被检测的非电学量参数转变成电学量 变送器的作用是将传感器得到的电信号转变成适用于计算机接口使用的标准的电信号 执行器的作用是据控制信号控制工业对象进行工作，如电动、气动装置 ;三、计算机控制系统的组成及常用类型;系统软件是由计算机的制造厂商提供的，用来管理计算机本身的资源和方便用户使用计算机的软件。常用的有操作系统、开发系统等，它们一般不需用户自行设计编程，只需掌握使用方法或根据实际需要加以适当改造即可。 应用软件是用户根据要解决的控制问题而编写的各种程序，比如各种数据采集、滤波程序，控制量计算程序，生产过程监控程序等。 在计算机控制系统中，软件和硬件不是独立存在的，在设计时必须注意两者相互间的有机配合和协调，只有这样才能研制出满足生产要求的高质量的控制系统。 ;2.计算机控制系统的类型;表5-1各种计算机控制系统性能指标;第2节 人机接口技术;概 述;一、输入接口技术;;4x4非编码键盘;独立式键盘: