计算机控制技术第一章.ppt

1、计算机控制技术,宁波大学信息学院 2010,评分： 实验：20% ，理论：80%（平时：50% ， 期末：50%）,学分：3.5 学位课,选修课程：自动控制原理、微机原理、微机接口技术、 程序设计基础,课程简介：本课程介绍计算机控制系统的构成、硬件配置、控制算法、软件设计和系统设计应用等内容。通过学习能掌握正确选择与设计测控系统的主要组件，掌握DDC控制系统及其它计算机控制系统的基本原理与软硬件设计方法。,计算机控制技术课程介绍:,1、教材：刘士荣，计算机控制系统，机械工 业出版社,2、何克忠，计算机控制技术，清华大学出版社,3、曹承志，微型计算机控制新技术，机械工业出版社,4、江秀汉，计算机

2、控制原理及应用，西安电子科技大学出版社,参考书：,第一部分：计算机控制系统的概论,第二部分：I/O接口与过程通道,第三部分：控制策略的实现组态软件,第四部分：计算机控制系统的构成*集散系统*现场总线系统,第五部分：计算机控制系统的设计与实现,内容介绍：,何谓计算机控制？,控 制 器,检测 装置,执行 装置,被 控 对 象,控制部分,1. 绪论,1.计算机控制系统,计算机控制系统就是利用计算机（通常称为工业控制计算机）来实现控制对象（通常为生产过程）自动控制的系统。,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统及组成,2、计算机控制系统的工作原理,工作原理主要为： （1）实时数据采集（2）实时控制

3、决策（3）实时控制输出,输出,缺点：1. 当系统复杂时，校正电路会很复杂, 由于校正电路往往是由模拟电路为主构成，稳定性、抗干扰差；2. 校正电路一旦建立，修改就很困难。,1.1计算机控制系统的概述 应用:雷达天线位置伺服控制,1.1计算机控制系统的概述 雷达天线位置计算机控制系统,计算机控制技术课程介绍, 实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。,可归纳为以下三个步骤：, 实时控制输出：根据控制决策，实时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。,上述过程不断重复，使整个系统按照一定的品质指标进行工作，并对被控量和设备本身的异常现象及时作出处理。, 实时控制决策：对采集

4、到的被控量进行分析和处理，并按预定的控制规律，决定将要采取的控制策略。,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的工作原理,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的组成,在线方式和离线方式：,在线方式：,离线方式：,生产过程和计算机直接连接。,生产过程不和计算机直接连接。,实时含义:,实时：,信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成，即计算机对输入的信息，以足够快的速度进行控制。,在线不一定实时，实时一定在线。,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的组成,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统硬件组成框图,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的实物（热工综合实验台

5、）,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的主要特点,1）系统结构特点:,此外，由于多数系统的被控对象及执行部件、测量部件是连续模拟式的，因此，还必须加入信号变换装置（如A/D及D/A变换器）。,所以，计算机控制系统通常是模拟与数字部件的混合系统。,计算机控制系统必须包括有计算机，它是一个数字式离散处理器。,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的主要特点,2）信号形式上的特点,控制对象中各点信号一般均为连续模拟信号，由于计算机是串行工作的，必须按一定的采样间隔（称为采样周期）对连续信号进行采样，将其变成时间上是断续的信号才能进入计算机。所以，它除有连续模拟信号外，还有离散模拟、离散数

6、字、连续数字等信号形式，是一种混合信号形式系统。,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的信号形式, 连续模拟信号：时间是连续的，幅值是模拟量。如 、, 离散模拟信号：时间是离散的，幅值是模拟量。如, 离散离散信号：时间是离散的，幅值是离散量。如 、, 离散数字信号：时间是离散的，幅值是数字量。如 10101010,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的主要特点,在连续控制系统中，控制器通常都是由不同的电路构成，并且一台控制器仅为一个控制回路服务。,在计算机控制系统中，一台计算机可同时控制多个被控量或被控对象，即可为多个控制回路服务。每个控制回路的控制方式由软件来形成。同一台计算机可

7、以采用串行或分时并行方式实现控制。,3）系统工作方式上的特点,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的主要特点,4）控制品质高,由于计算机的运算速度快、精度高、具有极丰富的逻辑判断功能和大容量的存储能力，因此，能实现复杂的控制规律，如最优控制、自适应控制及自学习等，从而可达到较高的控制质量。,这些均是常规仪表组成的连续控制系统难于实现的！,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的主要特点,5）功能价格比值高,尽管一台计算机最初投资较大，但增加一个控制回路的费用却很少。一台计算机却可以实现复杂控制规律并可同时控制多个控制回路。,对于连续系统，模拟硬件的成本几乎与控制规律复杂程度、控制回路

8、多少成正比；,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的主要特点,6）适应性强，灵活性高,计算机本身是一种可编程的智能元件，易于修改系统功能和特性，构成了一种柔性（弹性）系统。,由于计算机控制系统的控制规律是由软件程序实现的，并且计算机具有强大的记忆和判断功能，所以，极易实现工作状态的转换，实现不同的控制功能。,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的主要特点,7）缺点,随着微电子技术的发展，大规模集成电路的出现，计算机体积减小，重量轻、成本下降；随着对自动控制系统功能要求的不断提高，计算机控制系统的优越性表现得越来越突出。, 由于系统中插入数字部件，信号复杂，给设计实现带来一定困难；,

9、 初期投资大；,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的典型形式,计算机控制系统所采用的形式与它所控制的生产过程的复杂程度密切相关，不同的被控对象和不同的要求，应有不同的控制方案。,或者说：由于A/D、 D/A通道的形式不同以及计 算机在系统中的地位、作用不同，计算机控制系统的形式也是多种多样。,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的典型形式, 操作指导控制系统, 直接数字控制系统, 监督控制系统, 集散控制系统, 现场总线控制系统, 工业过程计算机集成制造系统,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的典型形式,1. 操作指导控制系统,操作指导控制系统ODC（Operationa

10、l Direct Control）,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的典型形式,它主要是侧重数据采集、处理，并为操作人员提供反映生产过程工况的各种数据以及操作指导信息。,这种系统主要是完成“数据采集与处理”，不需要完成“控制”功能。所以，严格地讲：这种形式的系统不能算是“计算机控制系统”。,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的典型形式,所以，通常这种系统也称为“数据采集系统DAS” (Data Acquisition System) 。或称为“计算机辅助测试系统CAT” (Computer Assistant Testing),这种系统特点是原系统不需作大的改造，只需在原系统

11、上独立地加一套测试系统即可。 因此，结构简单、实施方便、效益显著。,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的典型形式,计算机首先通过模拟量输入通道（AI）和开关量输入通道（DI）实时采集数据，然后按照一定的控制规律进行计算，最后发出控制信息，并通过模拟量输出通道（AO）和开关量输出通道（DO）直接控制生产过程。,在该系统中计算机参与了对数据的采集、控制决策、控制输出三个基本功能，同时还负责报警、打印、显示和接收操作指令。,DDC系统属于计算机闭环控制系统，是计算机在工业生产过程中最普遍的一种应用方式,2. 直接数字控制系统,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的典型形式,由于DDC系

12、统中的计算机直接承担控制任务，所以要求实时性好、可靠性高和适应性强。,为了充分发挥计算机的利用率，一台计算机通常要控制几个或几十个回路，那就要合理地设计应用软件，使之不失时机地完成所有功能。,需要注意的是：对一些关键的控制回路，往往设计为计算机控制与仪表控制相结合的形式，以提高整个系统的可靠性。,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的典型形式,3. 监督控制系统,监督控制系统SCC（Supervisory Computer Control） ，其有2种形式。,(1) SCC+模拟数字调节器的控制系统,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的典型形式,该系统是由计算机系统对各物理量进行

13、巡回检测，并按一定的数学模型对生产工况进行分析、计算后得出控制对象各参数最优给定值（如保持高质量、高效率、低消耗、低成本等等）送给调节器，使工况保持在最优状态。,当SCC计算机出现故障时，可由模拟数字调节器独立完成操作。,该系统与“操作指导控制系统ODC的”区别是：后者计算机系统主要完成 数据采集与处理，一般不需要对数据进行复杂的工艺分析与计算。而前者主要完成工艺分析与计算，并给出给定值。,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的典型形式,（2）SCC+DDC控制系统,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的典型形式,这实际上是一个二级控制系统，SCC可采用高档计算机，它与DDC之间通

14、过通信接口进行通信联系。SCC计算机可完成工段、车间高一级的最优化分析和计算，并给出最优给定值，送给DDC级执行过程控制。,当DDC级计算机出现故障时，可由SCC计算机完成DDC的控制功能，使系统可靠性得到提高。,作为SCC的计算机一般均采用高档计算机或工作站，要求数据处理功能强、存储容量大，对工业现场的抗干扰能力倒不一定很强。,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的典型形式,特点：功能强大、性能优越、技术成熟，软件支持广泛。但系统 复杂，成本高，一般适合于大型测控系统。,4. 集散控制系统,1.1计算机控制系统的概述 DCS系统的实物,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的典型形

15、式,系统分为三个层次进行控制：,系统的设计原则：,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的典型形式,DCS集计算机技术、控制技术、通讯网络技术、生产工艺为一体，是综合技术集成。从某种意义上说，已不是单纯的计算机控制技术，或者说是广义的计算机控制技术。,DCS最明显的特征是： 1）DCS计算机系统； 2）网络分级结构； 3）专用软件平台。,1.1计算机控制系统的概述 FCS系统的实物,5. 现场总线控制系统,FCS系统出现的理由：,1）虽然DCS系统功能强大，但由于分散过程级仍使用传统的模拟量 （420mA电流或05V电压）传送，抗干扰能力差；,2）所有的变送器均要将信号集中到控制器或控制站

16、，当控制采样点较多时，接线工作量很大，而且不利于检修和调试；,3）DCS系统采用三层结构，系统成本较高，且各厂商的DCS有各自的标准，不能互联。,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的典型形式,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的典型形式,FCS系统的特点：,1）一对通信线可连接多台仪表，安装调试方便，而且电缆本身供电；,2）从根本上突破了传统的“点对点”式的模拟信号或数字一模拟信号控制的局限性，构成一种全分散、全数字化、智能、双向、互连、多变量、多接点的通信与控制系统 可靠性高；,3）现场设备的高度智能化 现场总线控制系统则将DCS的控制站功能彻底分散到现场控制设备，仅靠现场总

17、线设备就可以实现自动控制的基本功能，如数据采集与补偿、PID运算和控制、设备自校验和自诊断等功能 。,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的典型形式,5）对环境的高度适应性现场总线是专为工业现场设计的，它可以使用双绞线、同轴电缆、光缆、电力线和无线的方式来传送数据，具有很强的抗干扰能力。,7）很强的扩展性；,8）传输速度高可达1MbPs；,9）传输距离长可达几公里；,10）节点数多可达几万个；,6）互换性很强同一标准的仪表均可以在系统中实现“即接即用”；,4）各仪表、功能模块可以分散安装，统一组态 , 功能模块的参数也可以通过软件进行调整；,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的典

18、型形式,FCS常用标准：,1）FF现场总线基金标准,2）CAN控制器局域网络（德国）,3）LONWORKS局部操作网络（美国）,4） PROFIBUS过程现场总线（德国）,5） HART可寻址远程传感器数据 通路（美国),目前FCS的标准有200多种，其中在我国使用较多的有如下几种：,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的典型形式,FCS的出现对自动控制领域来说是一次巨大的变革，也对现有控制系统的结构、控制策略等方面产生深远的影响。,由于各集团、国家在技术和市场利益上的冲突，目前仍存在多种标准，尚未统一，因此阻碍了现场总线技术的发展。,1.1计算机控制系统的概述 计算机控制系统的典型形式

19、,随着工业生产过程规模的日益复杂与大型化，现代化工业要求计算机系统不仅要完成直接面向过程的控制和优化任务，而且要在获取生产全部过程尽可能多的信息基础上，进行整个生产过程的综合管理、指挥调度和经营管理。,由于自动化技术、计算机技术、数据通信等技术的发展，已完全可以满足上述要求，能实现这些功能的系统称之为计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System - CIMS）。当CIMS 用于流程工业时，简称为流程 CIMS或CIPS（Computer Integrated Processing System）。,六、工业过程计算机集成制造系统,1.2

20、计算机控制系统性能及其指标 计算机控制系统性能指标,计算机控制系统的性能分析和要求与连续控制系统相似，可用系统的稳定性、能控性、能观性、动态特性及稳态特性（精度）来表征，衡量系统优劣的指标通常用稳定裕量、动态指标、稳态指标和综合指标等。,计算机控制系统性能指标,1.2 计算机控制系统性能及其指标 计算机控制系统性能指标,稳定性是对控制系统最基本的要求。一个控制系统只有稳定，才有可能工作，也才能谈得上控制性能的优劣。因此，对于计算机控制系统来说，稳定性分析同样是一个重要的方面。通常采用控制理论中的离散系统稳定性分析方法来分析计算机控制系统的稳定性，用稳定裕量（即相角裕量和幅值裕量）来衡量计算机控

21、制系统的稳定程度。,能控性和能观性是控制理论中两个非常重要的概念，它们从控制系统状态的控制能力和状态的观测能力两个方面揭示了控制系统的两个基本问题。,1.2 计算机控制系统性能及其指标 计算机控制系统性能指标,动态指标:比较直观地反映控制系统的过渡过程特性。常用时域指标有：延迟时间td、上升时间tr、峰值时间tp、调节时间ts和超调量。在实际应用中，常用的动态性能指标为上升时间tr、调节时间ts和超调量。通常用tr或tp评价系统的响应速度，用评价系统的阻尼程度，而ts同时反映了响应速度和阻尼程度的综合指标。在工程中，也常用频域指标来衡量控制系统动态性能的优劣。常用的频域指标有：开环频域指标为相

22、角裕量、幅值裕量和穿越频率等指标；闭环频域指标为谐振峰值、谐振频率和系统的带宽等。,1.2 计算机控制系统性能及其指标 计算机控制系统性能指标,稳态指标:控制系统控制精度或抗干扰能力的一种度量，常用稳态误差ess来表征。通常在阶跃函数、斜坡函数或加速度函数作用下进行测定或计算。ess表示系统的稳态输出量与期望值之间的差值，希望ess越小越好。,在控制理论中，经常使用综合性指标来衡量控制系统的性能。积分型指标是主要的综合性指标之一，它主要以误差e(t)对时间的不同积分来表征。有误差平方的积分、时间乘误差（或乘误差绝对值）平方的积分、时间平方乘误差（或乘误差绝对值）平方的积分、误差绝对值的积分以及

23、加权二次型性能指标等。,1.2 计算机控制系统性能及其指标 计算机控制系统性能指标,在控制系统设计时，选择不同的性能指标，设计得到的系统结构和参数是有区别的。因此，在设计时应当根据具体情况和要求，正确选择性能指标，既要考虑到能对系统的性能做出正确的评价，又要考虑到数学上便于处理及工程上容易实现。所以，在选择性能指标时，通常需要做一定的试探和比较。,1.2 计算机控制系统性能及其指标 控制对象对控制性能的影响,假设控制对象的特性归结为对象的控制通道G(s)和对象的扰动通道Gn(s)，如图1-10所示。,1.2 计算机控制系统性能及其指标 控制对象对控制性能的影响,控制通道的放大系数Km 惯性时间

24、常数Tm 对象的纯滞后时间常数；扰动通道放大系数为Kn 惯性时间常数Tn 纯滞后时间常数n 。控制系统的性能采用超调量% 调节时间ts 稳态误差ess,1.2 计算机控制系统性能及其指标 计算机控制系统性能指标,1.2 计算机控制系统性能及其指标 控制对象对控制性能的影响,根据控制理论知识可以得出如下结论：*扰动通道的放大系数Kn越小，稳态误差ess也越小，控制精度就越高，故希望Kn尽可能小； * Km对系统的性能没有影响，因为Km完全可以由控制器的比例系数Kp来补偿。 *扰动通道的Tn加大或惯性环节的阶次增加时，可以减少超调量； *Tm越小，系统的反应就越灵敏，控制也就越及时，控制性能就越好

25、。,1.2 计算机控制系统性能及其指标 控制对象对控制性能的影响,* 扰动通道的纯滞后时间n对控制系统的性能没有影响，只是使扰动引起的输出量yn(t)沿时间轴平移了n； * 控制通道的纯滞后时间使控制系统的超调量%增大，调节时间ts延长，纯滞后时间越大，控制性能就越差，甚至导致系统不稳定。,1.3 计算机控制系统的发展概况与趋势,1.3.1 计算机控制系统的发展概况,自世界上第一台数字计算机于1946年在美国诞生。 起初计算机用于科学计算和数据处理。 之后，人们开始尝试将计算机用于导弹和飞机的控制。,1.3 计算机控制系统的发展概况与趋势,20世纪50年代开始，首先在化工生产中实现了计算机的自

26、动测量和数据处理。1954年人们开始在工厂实现计算机的开环控制，1959年3月，世界上第一套工业过程计算机控制系统应用于美国德州的一家炼油厂的聚合反应装置，该系统实现了对26 个流量、72个温度、3个压力和3个成分的检测及其控制，控制的目标是使反应器的压力最小，确定5个反应器进料量的最佳分配，根据催化剂的活性测量结果来控制热水流量以及确定最优循环。 1960年在美国的一家合成氨厂实现了计算机监督控制。,1.3 计算机控制系统的发展概况与趋势,1962年，英国帝国化学工业公司利用计算机代替了原来的模拟控制，该计算机控制系统检测224个参数变量和控制129个阀门，计算机是直接控制过程变量，完全取代

27、了原来的模拟控制，所以称其为直接数字控制，简称DDC。这是计算机控制系统发展的初级阶段。,1.3 计算机控制系统的发展概况与趋势,工业计算机控制进入实用和开始逐步普及的阶段。由于小型计算机的商品化，计算机控制系统的可靠性不断提高，而成本却逐年下降，控制算法也在应用中得到考验和发展，因此计算机在生产控制中的应用有了很大的发展。 此阶段中，受设备、控制理论等方面的约束，计算机控制以集中型的计算机控制系统为主。缺点：集中型的计算机采用高度集中的控制结构，控制系统的任何故障将导致严重的后果，如对生产装置和生产系统的严重影响。,1.3 计算机控制系统的发展概况与趋势,解决的方法采用硬件冗余结构 增加备份

28、计算机但导致投资增加。,1.3 计算机控制系统的发展概况与趋势,随着超大规模集成电路技术的突破，微型计算机于1971年问世。微型计算机的出现使得计算机控制进入了一个崭新的发展阶段。计算机控制系统开始逐步普及，与此同时，控制结构、控制理论、实时控制的安全性和可靠性也得到充分的研究，特别是分级分布式控制系统结构、理论与方法得到了重视和应用。,1.3 计算机控制系统的发展概况与趋势,现代工业的复杂性，生产过程的高度连续化、大型化的特点，局部范围的单变量控制难以提高整个系统的控制品质，必须采用先进控制结构和优化控制等来解决。这就导致了计算机控制系统的结构发生变化，从传统的集中控制为主的系统逐渐转变为集

29、散型控制系统（DCS）。,1.3 计算机控制系统的发展概况与趋势,DCS的控制策略是分散控制、集中管理，同时配合友好、方便的人机监视界面和数据共享。集散式控制系统或计算机分布式控制系统为工业控制系统的上水平提供了基础。DCS系统成功地解决了传统集中控制系统整体可靠性低的问题，从而使计算机控制系统获得了大规模的推广应用。,1.3 计算机控制系统的发展概况与趋势,1975年世界上几个主要计算机和仪表公司几乎同时推出了计算机集散控制系统 美国Honeywell公司的TDC-2000以及后来新一代的TDC-3000 日本的横河公司的CENTUM等。 DCS系统已得到了广泛的工业应用。 但是，DCS不具

30、备开放性、互操作性，布线复杂，费用高。,1.3 计算机控制系统的发展概况与趋势,随着微处理器在测量仪表、执行装置等自动化仪表上的应用的不断深入，促使自动化仪表和装置向智能化方向发展。20世纪90年初出现了将现场控制器和智能化仪表等现场设备用现场通信总线互连构成的新型分散控制系统现场总线控制系统（FCS）。,1.3 计算机控制系统的发展概况与趋势,FCS具有开放性、互操作性和彻底分散性等特点，并且易于同上层管理级以及互联网实现互联构成多级网络控制系统。FCS的可靠性更高，成本更低，设计、安装调试、使用维护更简便。因此，FCS已成为现今计算机控制系统发展的新潮流。,1.3 计算机控制系统的发展概况

31、与趋势,除了生产过程方面的计算机控制的不断发展和完善之外，计算机控制在机电装备、交通运输工具、航空航天等领域均得到了广泛的应用。 如机器人控制，数控机床，电气传动控制，船舶自动驾驶仪，高速列车控制，磁悬浮列车控制，飞行器自动驾驶仪，通信卫星的姿态控制，射电望远镜天线控制等，在这些领域计算机控制已经成为不可缺少的技术。,计算机控制的应用：,1.3 计算机控制系统的发展概况与趋势,计算机控制技术的发展是与数字化、智能化、网络化为特征的信息技术发展密切相关。微电子技术、传感器与检测技术、计算机技术、网络与通信技术、先进控制技术、优化调度技术等都对计算机控制系统发展产生重要的影响。 要推广和应用好计算

32、机控制系统需要对被控对象或生产过程有较深刻的了解，要对过程检测技术、先进控制理论与技术、计算机技术等领域进行较深入的研究。,1.3.2 计算机控制系统的发展趋势,1.3 计算机控制系统的发展概况与趋势,随着先进控制技术、传感器与检测技术、计算机技术、网络与通信技术、优化调度技术的发展，计算机控制系统的发展的大致有如下趋势。,1.3 计算机控制系统的发展概况与趋势,1. 大力推广成熟的先进计算机控制系统可编程控制器（PLC）是当前应用最广泛的计算机控制技术，高端的可编程控制器已经完全具备了工业控制计算机的主要功能，除了具有逻辑控制、顺序控制、数字控制功能以外，还具有人机交互接口、网络通信接口等功

33、能。带有智能I/O模块的PLC，它可以很方便地实现对生产过程的控制，并具有高可靠性。,1.3 计算机控制系统的发展概况与趋势,智能调节器不仅可以接受420mA电流信号，还具有RS-232或RS-422/485异步串行通信接口，可以方便地与上位机连成主从式测控网络。发展以位总线（Bitbus）、现场总线（Fieldbus）技术等先进网络通信技术为基础的新型DCS和FCS控制系统，并采用先进控制策略，向低成本综合自动化系统的方向发展。,1.3 计算机控制系统的发展概况与趋势,2. 大力研究和发展智能控制系统随着现代工业生产过程的复杂化，传统的反馈控制、现代控制理论和大系统理论在应用中碰到不少难题。

34、 首先，这些控制系统的设计和分析都是建立在精确的系统数学模型的基础上的，而实际系统一般无法获得精确的数学模型； 其次，为了提高控制性能，整个控制系统变得极其复杂，增加了设备的投资，降低了系统的可靠性。,1.3 计算机控制系统的发展概况与趋势,智能控制是人工智能技术与自动控制技术的结合产物，智能控制已经成为解决复杂系统控制与优化的主要途径。计算机控制系统是智能控制技术应用的主要载体。 当前，智能控制系统主要的发展方向有：复杂系统的智能优化与控制，自适应、自学习和自组织系统，分级递阶智能控制系统等。进化计算、仿生计算、模糊系统、神经网络、神经模糊系统、学习算法等已经成为复杂控制系统的优化与控制的重

35、要方法与工具。,1.3 计算机控制系统的发展概况与趋势,3. 大力研究和开发企业综合自动化系统企业综合自动化系统集成了自动化基础装备、制造执行系统（MES）和企业资源计划（ERP），具有三层结构体系的高端自动化系统。企业综合自动化系统已成为现代工业发展的决定性因素之一，深刻地影响着工业生产的质量、效率、安全和环保。在综合自动化系统中，过程控制系统（基础自动化）是基础，制造执行系统（MES）是关键。,1.3 计算机控制系统的发展概况与趋势,为了适应变化的经济环境，减少消耗，降低成本，提高生产效率，提高运行安全性，必须对于控制、优化、计划与调度以及生产过程管理实现无缝集成。企业节能降耗减排，降低生

36、产成本、提高产品质量，只能通过全流程的优化设计、全系统及全过程优化调度与控制来实现。,1、计算机过程控制系统,过程控制系统：用计算机对温度、压力、流量、液面、速度等过程参数进行测量与控制的系统。,1.4 典型的计算机控制系统,工业炉的计算机控制,2、计算机控制的电动机调速,3、计算机数字程序控制系统,数字程序控制系统：根据输入的指令和数据，使生产机械按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律而自动完成工作的自动控制系统。,4、工业机器人,第一章：总结,掌握： 1、一般计算机控制的组成 2、计算机控制典型的结构方式 3、在线、离线、实时的概念,了解： 1、计算机控制的发展过程、趋势 2、典型的应用,