控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真_1.

1、控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真第 1 講概述單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式課程情況 課程性質(zhì)：考查 課時安排：24+24學(xué)時 成績評定：期末實(shí)驗(yàn)平時 教材： 朱蘇朋 計(jì)算機(jī)控制及仿真(第1版) 國防工業(yè)出版社 參考書： 蔣旻 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真電子工業(yè)出版社 薛定宇 控制系統(tǒng)仿真與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社 張志涌 精通MATLAB6.5版北京航空航天大學(xué)出版社課程情況應(yīng)用領(lǐng)域課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式先修課程 模擬電子技術(shù) 數(shù)字電子技術(shù) 自動控制原理 MATLAB編程 計(jì)算機(jī)文化課程情況應(yīng)用領(lǐng)域課程情況概念&組成工作方式&

2、;分類研究內(nèi)容&基本要求單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式后續(xù)應(yīng)用 畢業(yè)設(shè)計(jì) 工程設(shè)計(jì) 實(shí)際應(yīng)用課程情況應(yīng)用領(lǐng)域課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式課程內(nèi)容 概述 控制系統(tǒng)的信號 數(shù)字程序控制技術(shù) 經(jīng)典設(shè)計(jì)及仿真 離散化設(shè)計(jì)及仿真課程情況應(yīng)用領(lǐng)域課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式應(yīng)用領(lǐng)域課程情況應(yīng)用領(lǐng)域課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 填料吸收塔裝置案例1課程情況應(yīng)用領(lǐng)域課程情況概念&組成工作方式&

3、amp;分類研究內(nèi)容&基本要求單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 水 處 理 生 產(chǎn) 線 裝 置案例2課程情況應(yīng)用領(lǐng)域課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 機(jī)房案例3課程情況應(yīng)用領(lǐng)域課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式案例4 全自動噴涂汽車課程情況應(yīng)用領(lǐng)域課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式案例5 導(dǎo)彈發(fā)射課程情況應(yīng)用領(lǐng)域課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求單擊此處編輯母版標(biāo)

4、題樣式案例6 機(jī)器人課程情況應(yīng)用領(lǐng)域課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式本講主要內(nèi)容 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的 概念&組成 工作方式&分類 研究內(nèi)容&基本要求課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求概念組成單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式概念 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是建立在計(jì)算機(jī)控制理論基礎(chǔ)上的一種以計(jì)算機(jī)為手段的控制系統(tǒng)。 含有計(jì)算機(jī)并且由計(jì)算機(jī)完成部分或全部控制功能的控制系統(tǒng)。課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求概念組成單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式典型的計(jì)算機(jī)控

5、制系統(tǒng)課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求概念組成單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式結(jié)構(gòu)特征 執(zhí)行控制功能的核心部件是計(jì)算機(jī)，是模數(shù)混合系統(tǒng) 控制規(guī)律利用軟件實(shí)現(xiàn)，便于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律 一個數(shù)字控制器可同時控制多個回路 存在開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)等不同類型的控制系統(tǒng) 為實(shí)現(xiàn)企業(yè)綜合自動化打下了良好的基礎(chǔ)課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求概念組成單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式信號特征課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求概念組成單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式控制過程/工作原理 實(shí)時數(shù)據(jù)采集 對來自測

6、量元件的被控量的瞬時值進(jìn)行檢測并輸入計(jì)算機(jī) 實(shí)時控制決策 對采集到的被控量進(jìn)行分析和處理，并按已定的控制規(guī)律，決定將要采取的控制行為 實(shí)時控制輸出 根據(jù)控制決策，適時地對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號，完成控制任務(wù) 信息管理 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制策略的發(fā)展，信息共享和管理也是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)必須完成的功能課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求概念組成單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式系統(tǒng)組成課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求概念組成單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式硬件組成課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求概念組

7、成單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式硬件組成 通用外部設(shè)備 I/O設(shè)備、存儲設(shè)備（鍵盤、鼠標(biāo)；顯示器、打印機(jī)） I/O接口 供計(jì)算機(jī)與I/O通道連接（并口、串口、管理接口） 主機(jī) 進(jìn)行信息處理 I/O通道 計(jì)算機(jī)與被控對象之間傳遞信息（A、D） 檢測與變換 非電物理量轉(zhuǎn)換成電信號課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求概念組成單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式軟件組成 系統(tǒng)軟件 一般是由計(jì)算機(jī)廠家提供的，用來管理計(jì)算機(jī)本身的資源、方便用戶使用計(jì)算機(jī)的軟件。它主要包括操作系統(tǒng)、各種編譯軟件、監(jiān)控管理軟件，這些軟件一般不需要用戶自己設(shè)計(jì)，它們只是作為開發(fā)應(yīng)用軟件的工具。 應(yīng)用軟件 是

8、面向生產(chǎn)過程的程序，如A/D、D/A轉(zhuǎn)換程序，數(shù)據(jù)采樣，數(shù)字濾波程序、標(biāo)度變換程序、控制量計(jì)算程序等等。應(yīng)用軟件大都由用戶自己根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行開發(fā)。應(yīng)用軟件的優(yōu)劣，將給控制系統(tǒng)的功能、精度和效率帶來很大的影響，它的設(shè)計(jì)是非常重要的。課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求概念組成單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式控制計(jì)算機(jī)特點(diǎn) 可靠性高、易于維護(hù) 適應(yīng)各種環(huán)境 實(shí)時性高 I/O通道完善 開放、可擴(kuò)展 配備完善軟件 精度和運(yùn)算速度滿足系統(tǒng)要求課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求概念組成單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式工作方式 在線方式和離線方

9、式 生產(chǎn)過程和計(jì)算機(jī)直接連接，并受計(jì)算機(jī)控制的方式稱為在線方式或聯(lián)機(jī)方式 生產(chǎn)過程不和計(jì)算機(jī)相連，且不受計(jì)算機(jī)控制，而是靠人進(jìn)行聯(lián)系并做相應(yīng)操作的方式稱為離線方式或脫機(jī)方式。 實(shí)時 信號的輸入、計(jì)算和輸出都要在一定的時間范圍內(nèi)完成課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求工作方式分類單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式工作方式 在線系統(tǒng)一定是實(shí)時系統(tǒng)？ 不一定。在線采集的數(shù)據(jù)不一定在當(dāng)時就進(jìn)行處理，只要把數(shù)據(jù)采集來就可以！ 實(shí)時系統(tǒng)一定是在線系統(tǒng)？ 是。不在線肯定不能滿足實(shí)時性課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求工作方式分類單擊此處編輯

10、母版標(biāo)題樣式按控制方式分類 開環(huán) 閉環(huán)課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求工作方式分類單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式按控制計(jì)算機(jī)分類 基于單片機(jī)的簡單系統(tǒng) 基于工控機(jī)(IPC) 基于可編程邏輯控制器(PLC) 基于各種類型DCS 基于現(xiàn)場總線儀表的FCS課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求工作方式分類單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式按功能分類w操作者控制系統(tǒng) 直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC） 監(jiān)督控制系統(tǒng)(SCC) 分布式控制系統(tǒng)（DCCS）課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求工作方式分類單擊此處編輯

11、母版標(biāo)題樣式按功能分類操作者控制課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求工作方式分類 數(shù) 字 計(jì) 算 機(jī)CRT打印機(jī)報(bào) 警過程輸入通道 測量變送 測量變送被 控 對 像執(zhí)行機(jī)構(gòu) 操作者 圖1.5 操作者控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單，控制靈活和安全 缺點(diǎn):要由人工操作，速度受限，不能控制多個單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式按功能分類DDC課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求工作方式分類 計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)?？赏耆〈M調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)多回路的PID控制，而且只要改變程序就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律直接數(shù)字控制(DDC)計(jì)算機(jī)CRT打印機(jī)

12、報(bào) 警操作臺過程輸入通道 測量變送 測量變送被 控 對 象過程輸出通道 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 圖1.6 直接數(shù)字控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式按功能分類SCC課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求工作方式分類 其作用是改變給定值，又稱設(shè)定值控制 。它的任務(wù)著重在控制規(guī)律的修正與實(shí)現(xiàn)，如最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制等。 圖1.7 監(jiān)督控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖監(jiān)督控制計(jì)算機(jī)(SCC)CRT打印機(jī)報(bào)警DDC計(jì)算機(jī)或調(diào)節(jié)器輸入通道 輸出通道被 控 對 象操作臺輸入通道單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式按功能分類DCCS課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本

13、要求工作方式分類 采用分散控制、集中操作、分級管理和綜合協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)原則與網(wǎng)絡(luò)化的控制結(jié)構(gòu)，形成分級分布式控制單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式按控制規(guī)律分類 程序和順序控制 比例積分微分控制（PID控制） 最小拍控制 復(fù)雜規(guī)律的控制 智能控制課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求工作方式分類單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式按控制規(guī)律分類程序和順序控制 程序控制 被控制量按照一定的、預(yù)先規(guī)定的時間函數(shù)變化，被控制量是時間函數(shù)的變化 順序控制 程序控制的擴(kuò)展，在各個時期所給出設(shè)定值可以是不同的物理量，而且每次設(shè)定值的給出，不僅取決于時間，還取決于對以前的控制結(jié)果的邏輯判斷課程情況

14、概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求工作方式分類單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式按控制規(guī)律分類PID 調(diào)節(jié)器的輸出是調(diào)節(jié)器輸入的比例、積分和微分的函數(shù) 結(jié)構(gòu)簡單、參數(shù)容易調(diào)整 無論模擬調(diào)節(jié)器或者數(shù)字調(diào)節(jié)器，多數(shù)使用PID調(diào)節(jié)規(guī)律課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求工作方式分類單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式按控制規(guī)律分類最小拍 要求設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在盡可能短的時間內(nèi)完成調(diào)節(jié)過程 通常用在數(shù)字隨動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求工作方式分類單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式按控制規(guī)律分類復(fù)雜控制 在PID控制的基礎(chǔ)上，引進(jìn)了各種復(fù)雜規(guī)律的控制，比如串級控制、前饋控制、純滯后補(bǔ)償、解偶控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制等，組成復(fù)雜控制系統(tǒng) 課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求工作方式分類單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式按控制規(guī)律分類智能控制 把先進(jìn)的方法學(xué)理論與解決當(dāng)前技術(shù)問題所需要的系統(tǒng)理論結(jié)合起來的學(xué)科 三個主要理論領(lǐng)域的交叉人工智能運(yùn)籌學(xué)控制理論課程情況概念&組成工作方式&分類研究內(nèi)容&基本要求工作方式分類單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式研究內(nèi)容 系統(tǒng)建模 描述系統(tǒng)變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表