计算机控制技术 第8章 计算机控制系统的设计与实现

1、第6章 计算机控制系统工程实现,6.1 硬件组成及输入输出接口,图6-1 计算机控制系统的基本组成,6.1.1 对控制用计算机系统的硬件要求,1. 对计算机主机的要求 实时处理能力 比较完善的中断系统 对指令系统的要求 对内存的要求 2. 对过程输入输出通道的要求 有足够的输入通道数，并具有一定的扩充能力 有足够的精度和分辨率 应有足够的变换速度,6.1.1 对控制用计算机系统的硬件要求,3. 对应用软件系统的要求 实时性强、可靠性好、具有在线修改能力、输入输出功能强等 4. 方便的人机联系 显示屏 、各种功能键 、输入数据功能键等 5. 系统的可靠。

2、第4章 计算机控制系统的离散化设计,离散化设计法则首先将系统中被控对象加上保持器一起构成的广义对象离散化，得到相应的以Z传递函数，差分方程或离散系统状态方程表示的离散系统模型。然后利用离散控制系统理论，直接设计数字控制器。由于离散化设计法直接在离散系统的范畴内进行，避免了由模拟控制系统向数字控制器转化的过程，也绕过了采样周期对系统动态性能产生严重影响的问题。是目前采用较为广泛的计算机控制系统设计方法。,4.1 最少拍计算机控制系统的设计,最少拍设计，是指系统在典型输入信号(如阶跃信号，速度信号，加速度信号。

3、第2章 计算机控制系统的硬件设计技术,2.1 总线技术 2.2 总线扩展技术 2.3 数字量输入输出接口与过程通道 2.4 模拟量输入接口与过程通道 2.5 模拟量输出接口与过程通道 2.6 基于串行总线的计算机控制系统硬件技术 2.7 硬件抗干扰技术,2.1 总线技术,2.1.1 总线的定义、层次结构及种类所谓总线，就是计算机各模块之间互联和传送信息（指令、地址和数据）的一组信号线。以微处理器为核心，总线可以分为内部总线和外部总线，而内部总线又可分为片级总线和系统总线。片级总线包括数据总线、地址总线、控制总线、I2C总线、SPI总线、SCI总线等；系。

4、第八章 计算机控制系统设计与实现,对于不同的控制对象，系统设计具体要求是不同的，但设计的基本要求是大体相同的。具体表现在： 1系统应具有优良的操作性能 操作性能好，包括两个含义，即使用方便和维修容易。硬件和软件设计时都要考虑这个问题。在配置软件时，就应考虑配置什么样的软件才能降低对操作人员专业知识的要求。硬件方面，零部件的配置应便于操作人员维修。,8.1 计算机控制系统设计原则,2通用性好、便于扩充 一个计算机控制系统，一般可以控制多个设备和不同的过程参数，但各个设备和控制对象的要求是不同的，而且控制设备还。

5、内蒙古工业大学课程设计说明书课程设计说明书题 目 ： 温 度 控 制 系 统 的 设 计 与 实 现学 生 姓 名 ：学 院 ： 电 力 学 院系 别 ： 自 动 化专 业 ： 自 动 化班 级 ：指 导 教 师 ：二一年一月十四日学校代码： 10128学 号： 200710202074内蒙古工业大学课程设计（论文）任务书课程名称：计算机控制系统课程设计 学院：电力学院 班级： 自动化07-3班 学生姓名： 石鑫 学号： 200710202074 指导教师： 刘磊 李志明 一、题目温度控制系统的设计与实现二、目的与意义通过本设计，学生可以加深对温度控制这一过程系统建模、仿真、分析。

6、2018/12/6,计算机控制技术,1,第10章 计算机控制系统的设计与实施,Designing & Implementation of Computer Control Systems,2018/12/6,计算机控制技术,2,计算机控制系统的设计，既是一个理论问题，又是一个工程问题 进行计算机控制系统的工程设计，不仅要掌握生产过程的工艺要求、被控对象的动态和静态特性，还要熟悉检测、计算机、通信、自动控制、微电子等技术,2018/12/6,计算机控制技术,3,计算机控制系统的理论设计包括： 建立被控对象的数学模型； 确定满足一定技术经济指标的系统目标函数，寻求满足该目标函数的控制规律； 选择适宜。

7、第三章 计算机控制技术的 设计方法,一,数字控制器：是计算机控制系统的核心组成部分，是在被控对象数学模型或操作人员的经验基础上进行设计，并用计算机软件实现的某种控制算法。,（1）连续化设计方法先设计校正装置的传递函数D(s)，然后采用某种离散化方法，将它变成计算机算法。 （2）离散化设计方法已知被控对象的传递函数或特性G(Z)，根据所要求的性能指标，设计数字控制器。,一,设计方法：数字控制器的连续化设计是忽略控制回路中所有的零阶保持器和采样器，在S域中按连续系统进行初步设计，求出连续控制器，然后通过某种近似，将连。

8、在线教务辅导网： http:/www.shangfuwang.com 更多课程配套课件资源请访问在线教务辅导网2018/5/5 1第 3章 微型计算机控制系统的常用控制算法 3.1 数字滤波与数据处理 3.2 数字控制器的设计方法 3.3 数字 PID控制器的设计 3.4 最少拍控制算法 3.5 大林控制算法 3.6 模糊控制 2018/5/5 23.1 数字滤波与数据处理3.1.1 数字滤波数字滤波能够克服模拟滤波器的不足，它与模拟滤波器相数字滤波能够克服模拟滤波器的不足，它与模拟滤波器相比有以下优点：比有以下优点： 数字滤波不需要硬件设备，可靠性高，稳定性好，各回路之间不存在阻抗匹配等。

9、第2章 计算机控制系统的硬件设计技术,2.1 总线技术 2.2 总线扩展技术 2.3 数字量输入输出接口与过程通道 2.4 模拟量输入接口与过程通道 2.5 模拟量输出接口与过程通道 2.6 基于串行总线的计算机控制系统硬件技术 2.7 硬件抗干扰技术,2.1 总线技术,2.1.1 总线的定义、层次结构及种类所谓总线，就是计算机各模块之间互联和传送信息（指令、地址和数据）的一组信号线。以微处理器为核心，总线可以分为内部总线和外部总线，而内部总线又可分为片级总线和系统总线。片级总线包括数据总线、地址总线、控制总线、I2C总线、SPI总线、SCI总线等；系。

10、2018/5/8,1,第11章 计算机控制系统的设计 与工程实现,1 计算机控制系统设计的原则与步骤 2 计算机控制系统抗干扰技术3 计算机控制系统设计实例,本章主要内容,2018/5/8,2,11.1 计算机控制系统设计的原则与步骤,1 系统设计的原则,安全可靠 实时性强 操作维护方便通用性好、便于扩充 系统具有开放性 经济效益高,2018/5/8,3,2 系统设计的步骤,计算机控制系统的设计分为开发设计和应用设计。,开发设计的任务是生产出满足用户所需的硬件和软件。首先要进行充分地市场调查，了解用户的需求；然后进行系统设计，落实具体的技术指标；最后进行制造。

11、6 4数字控制器的直接设计方法 模拟化设计方法的主要缺点是采样周期的值不能取得过大 否则会使系统性能变差 而直接数字化设计方法就克服了这个缺点 它一开始就把系统看成是纯离散系统 然后按一定的设计准则 以Z变换为工具 以脉冲传递函数为数学模型 直接设计满足指标要求的数字控制器D z 图6 8数字控制系统结构框图 D z 数字控制器 Gh s 保持器 本书用零阶保持器 G0 s 控制对象传递函数 z 。

12、第9章 计算机控制系统设计与实现,计算机控制系统的设计，既是一个理论问题，又是一个工程问题。 计算机控制系统的理论设计包括：建立被控对象的数学模型；确定满足一定技术经济指标的系统目标函数，寻求满足该目标函数的控制规律；选择适宜的计算方法和程序设计语言；进行系统功能的软、硬件界面划分，并对硬件提出具体要求。,本章主要介绍计算机控制系统设计的原则与步骤、计算机控制系统的工程设计与实现、计算机控制系统的设计举例。,9.1 系统设计的原则与步骤,9.1.1 系统设计的原则,1、安全可靠2、操作维护方便3、实时性强4、通用性好。

13、2019/4/21,1,第11章 计算机控制系统的设计与工程实现,1 计算机控制系统设计的原则与步骤 2 计算机控制系统抗干扰技术 3 计算机控制系统设计实例,本章主要内容,2019/4/21,2,11.1 计算机控制系统设计的原则与步骤,1 系统设计的原则,安全可靠 实时性强 操作维护方便 通用性好、便于扩充 系统具有开放性 经济效益高,2019/4/21,3,2 系统设计的步骤,计算机控制系统的设计分为开发设计和应用设计。,开发设计的任务是生产出满足用户所需的硬件和软件。首先要进行充分地市场调查，了解用户的需求；然后进行系统设计，落实具体的技术指标；最后进行。

14、2019/10/9,计算机控制技术,1,第8章 典型计算机控制系统简介,基于PC总线的板卡与工控机组成的计算机控制系统； 基于数字调节器的计算机控制系统； 基于PLC的计算机控制系统； 基于嵌入式系统的计算机控制系统； 分散控制系统； 现场总线控制系统; 计算机集成制造系统。,2019/10/9,计算机控制技术,2,8.1基于PC总线的板卡与工控机组成的计算机控制系统,该类系统是一种非常典型的DDC控制系统，工控机通过基于PC总线的板卡进行实时数据采集，并按照一定的控制规律实时决策，产生控制指令，并通过板卡输出，对生产过程直接进行控制。 该类系统具。

15、范立南 李雪飞 编著机械工业出版社,计算机控制技术第7章 计算机控制系统的 可靠性与抗干扰技术,第7章 计算机控制系统的 可靠性与抗干扰技术,7.1 可靠性与抗干扰技术概述 7.2 计算机控制系统的硬件抗干扰技术 7.3 计算机控制系统的接地和电源保护技术 7.4 计算机控制系统的软件抗干扰技术,7.1 可靠性与抗干扰技术概述,7.1.1 干扰窜入计算机控制系统的主要途径,干扰窜入计算机控制系统的主要途径如图7-1所示。,（1）空间感应；（2）过程通道窜入的干扰；（3）电源系统窜入的干扰 （4）地电位波动窜入的干扰；（5）反射波干扰。 图7-1 干扰窜。

16、本章主要教学内容本章主要介绍控制系统数学模型的相关知识，通过本章的学习，读者应掌握以下内容： 报警程序的设计 常用数字滤波技术 数字PID控制算法分析 数字PID调节器参数整定 直接数字控制系统,第4章 计算机控制技术的应用,4.1 常用控制程序的设计,第4章 算机控制技术的应用,4.2 PID控制及其应用,4.3 直接数字控制系统,4.1 常用控制程序的设计 计算机控制系统的硬件是完成控制任务的设备基础，而计算机的操作系统和各种应用程序软件是履行控制任务的关键。毫无疑问，作为应用软件的一部分，即由用户开发的控制程序的设计，以及硬件的。

17、第五章 计算机控制系统的间接设计法,1. 离散与连续等效设计的基本步骤2.离散与连续等效设计方法 3.数字PID控制器设计 4.改进的数字PID控制算法 5.数字PID控制器的参数整定,1离散与连续等效设计的基本步骤,连续域离散化设计是先在连续域（ 平面）上进行控制系统的分析、设计，得到满足性能指标的连续控制系统，然后再离散化，得到与连续系统指标相接近的计算机控制系统。下面具体说明设计步骤：,第一步：根据连续控制系统框图（其中 为被控对象传递函数， 为控制器。首先在连续域上完成 的分析、设计。在设计 时，要把对系统有不利影响的时。

18、第9章 计算机控制系统设计与实现,计算机控制系统的设计，既是一个理论问题，又是一个工程问题。 计算机控制系统的理论设计包括： 建立被控对象的数学模型； 确定满足一定技术经济指标的系统目标函数，寻求满足该目标函数的控制规律； 选择适宜的计算方法和程序设计语言； 进行系统功能的软、硬件界面划分，并对硬件提出具体要求。,本章主要介绍计算机控制系统设计的原则与步骤、计算机控制系统的工程设计与实现、计算机控制系统的设计举例。,9.1 系统设计的原则与步骤,9.1.1 系统设计的原则9.1.2 系统设计的步骤,9.1.1 系统设计的原则,1.。

19、第八章 计算机控制系统设计与实现,主要内容：,8.2 系统的工程设计与实现,8.3 计算机控制系统设计实例,8.1 系统设计的原则与步骤,8.1.2 系统设计的步骤,8.1.1 系统设计的原则,主要内容：,8.1 系统设计的原则与步骤,8.1.1 系统设计的原则,安全可靠,采用双机系统,备份工作 主从工作 双工工作,采用分布式系统,操作维护方便,操作方便,维护方便,实时性强,通用性好,系统设计标准化,设计指标留有一定的余量,经济效益高,8.1.2 系统设计的步骤,四个阶段(第一阶段),工程控项制目任与务的确定阶段,8.1.2 系统设计的步骤,四个阶段(第二阶段),工程项目与。

20、范立南 李雪飞 编著机械工业出版社,计算机控制技术第8章 计算机控制系统的设计与实现,第8章 计算机控制系统的设计与实现,8.1 系统设计的基本要求和特点 8.2 计算机控制系统的设计方法及步骤 8.3 仪器用温箱温度控制系统 8.4 产品自动装箱控制系统 8.5 自动剪切机控制系统,8.1 系统设计的基本要求和特点,8.1.1 系统设计的基本要求,计算机控制系统设计的基本要求主要包括五个部分。,1安全可靠,为了保证安全可靠，通常采用如下做法：,第一，选用高性能的工业控制计算机，保证在恶劣的工业环境下，系统仍能正常运行。第二，设计可靠的控制方案。