計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)授課教案

1、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)授課教案第一章概述第一節(jié)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論一、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一般概念.自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中的自動(dòng)控制系統(tǒng)隨控制對(duì)象、控制規(guī)律和所采用的控制器結(jié)構(gòu)不同而有很大的差別，但一般可歸納為兩大類，即閉環(huán)控制系統(tǒng) 和開環(huán)控制系統(tǒng)。由于開環(huán)控制系統(tǒng)控制性能較閉環(huán)控制系統(tǒng)差，因此在控制要求較高時(shí)均采用閉環(huán)控制。閉環(huán)控制系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)如圖 1.1所示。：- 叫： J - V ,a%， L1 -圖1.1 閉環(huán)控制系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)圖.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是在自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。將自動(dòng)控制系統(tǒng)中的控制器的功能用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，就組成了典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。如果計(jì)算機(jī)是微

2、型計(jì)算機(jī)，就是微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。*I11-I_I:1 卜 U丫機(jī)事線 3產(chǎn)城內(nèi)圖1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作步驟計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制過程可歸納為以下三個(gè)步驟：1)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：對(duì)被控量的瞬時(shí)值進(jìn)行檢測(cè)，并輸入給計(jì)算機(jī)。2)實(shí)時(shí)決策：對(duì)采集到的表征被控參數(shù)的狀態(tài)量進(jìn)行分析，并按已定的控制規(guī)律，決定下一步的控制過程。3)實(shí)時(shí)控制：根據(jù)決策，適時(shí)地對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號(hào)，完成控制任務(wù)。4.幾個(gè)術(shù)語實(shí)時(shí)所謂“實(shí)時(shí)”，是指信號(hào)的輸入、計(jì)算和輸出都是在一定時(shí)間范圍內(nèi)完成的，即計(jì)算機(jī)對(duì)輸入信息以足夠快的速度進(jìn)行處理，并在一 定的時(shí)間內(nèi)作出反應(yīng)并

3、進(jìn)行控制，超出了這個(gè)時(shí)間就會(huì)失去控制時(shí)機(jī)，控制也就失去了意義?！霸诰€”方式在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，如果生產(chǎn)過程設(shè)備直接與計(jì)算機(jī)連接，生產(chǎn)過程直接受計(jì)算機(jī)的控制，就叫做“聯(lián)機(jī)”方式或“在線”方式。“離線”方式若生產(chǎn)過程設(shè)備不直接與計(jì)算機(jī)相連接，其工作不直接受計(jì)算機(jī)的控制，而是通過中間記錄介質(zhì)，靠人進(jìn)行聯(lián)系并作相應(yīng)操作的方式,則叫做“脫機(jī)”方式或“離線”方式。二、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是自動(dòng)控制理論與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，因此計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展是與自動(dòng)控制理論與計(jì)算機(jī)的發(fā)展密不可分word文檔可自由復(fù)制編輯的。1.自動(dòng)控制原理的發(fā)展(1)經(jīng)典控制理論(2)現(xiàn)代控制理論(3)智能控制

4、理論2.計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展1946年第一臺(tái)計(jì)算機(jī)問世至今，計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展。3.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展(1)開創(chuàng)階段(1955年一1965年)1952年，開始把計(jì)算機(jī)用于生產(chǎn)過程，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)測(cè)量和數(shù)據(jù)處理，為操作人員提供了對(duì)管理有用的信息。1954年用計(jì)算機(jī)構(gòu)成了開環(huán)控制系統(tǒng)，能夠幫助操作人員對(duì)一部分被控參量進(jìn)行正確調(diào)節(jié)。1957年采用計(jì)算機(jī)構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，最初應(yīng)用于石油蒸儲(chǔ)過程的調(diào)節(jié)；一年后，又在一個(gè)電站和一個(gè)煉油廠采用直接數(shù)字控制方式，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)閉環(huán)定值控制，這是計(jì)算機(jī)在線過程控制系統(tǒng)。1960年,在合成氨和丙烯睛生產(chǎn)過程中完成了計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制，計(jì)算機(jī)開始側(cè)重于最優(yōu)控制，并逐步向分級(jí)控制

5、和網(wǎng)絡(luò)控制方向發(fā)展。雖然每隔二、三年計(jì)算機(jī)應(yīng)用于生產(chǎn)過程控制就有一些新發(fā)展，但在1965年以前基本上處于單項(xiàng)工程試驗(yàn)階段。(2)小型計(jì)算機(jī)時(shí)期(1965年一1972年)在試驗(yàn)階段用于控制的計(jì)算機(jī)基本上還是模擬常規(guī)調(diào)節(jié)儀表所采用的調(diào)節(jié)規(guī)律，只在控制形式上由連續(xù)變?yōu)殡x散，因而調(diào)節(jié)效果得不 到明顯改善。直到 60年代后期出現(xiàn)了小型機(jī)，才使計(jì)算機(jī)控制得以普及。由于小型機(jī)具有體積小、速度快、工作可靠、價(jià)格較便宜等特 點(diǎn)，所以使得計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)不再只是大型企業(yè)的工程項(xiàng)目，對(duì)于較小的工程問題也能利用計(jì)算機(jī)來控制了。這一時(shí)期主要是計(jì)算機(jī)集中 控制，即用一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制盡可能多的調(diào)節(jié)回路。在高度集中控制時(shí)，若計(jì)算

6、機(jī)出現(xiàn)故障，將對(duì)整個(gè)生產(chǎn)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。提高可靠性的措 施就是采用多機(jī)并用的方案， 即增加小型機(jī)數(shù)目。因此由于小型機(jī)的出現(xiàn)， 過程控制計(jì)算機(jī)的臺(tái)數(shù)迅速增長(zhǎng)。 這一時(shí)期為實(shí)用及普及階段。(3)微型計(jì)算機(jī)時(shí)期(1972 現(xiàn)在)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了微型機(jī)，從而使計(jì)算機(jī)控制技術(shù)進(jìn)入了嶄新的階段。這一時(shí)期以微型機(jī)為主體。在控制結(jié)構(gòu)上，對(duì)于 簡(jiǎn)單生產(chǎn)過程或裝置，采用單臺(tái)微型機(jī)獨(dú)立控制，如以單片機(jī)、工業(yè)控制機(jī)、可編程控制器為核心的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；對(duì)復(fù)雜生產(chǎn)過程或 裝置則采用集散型控制系統(tǒng)，將計(jì)算機(jī)分散到生產(chǎn)裝置中去，采用多級(jí)分布式結(jié)構(gòu)，從下而上分為過程控制級(jí)、控制管理級(jí)、生產(chǎn)管理級(jí) 和經(jīng)營(yíng)管理級(jí)，進(jìn)行

7、分散控制、集中操作、分級(jí)管理、統(tǒng)一協(xié)調(diào)的工作，既能使危險(xiǎn)分散，又能實(shí)現(xiàn)整體的協(xié)調(diào)和優(yōu)化，大大提高了系統(tǒng) 的安全可靠性和通用靈活性。所以這一時(shí)期也是大量推廣和分級(jí)控制階段。三、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，提高了計(jì)算機(jī)的可靠性和性能價(jià)格比，從而使計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用也越來越廣泛。為更好地適 應(yīng)生產(chǎn)力的發(fā)展，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，以滿足對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)提出的越來越高的要求，目前計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)有以下幾個(gè)方面。1,普及應(yīng)用可編程序控制器可編程控制器(Programmable Controller),縮寫為PC,也可稱之為可編程邏輯控制器 (Programmable Logi

8、c Controller),簡(jiǎn)稱PLC, 是一種專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的微機(jī)系統(tǒng)。它用可編程序的存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)用戶的指令，通過數(shù)字或模擬的輸入輸出完成確定的邏輯、順 序、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等功能。某些PLC還可進(jìn)行I/O控制，多臺(tái)PLC之間進(jìn)行通訊與聯(lián)網(wǎng)，因此 PLC在工業(yè)控制中得到了廣泛的應(yīng)用。近年來PLC幾乎都采用微處理器作為主控制器，且采用大規(guī)模集成電路作為存儲(chǔ)器及I/O接口，因而其可靠性、功能、價(jià)格、體積等都比較成熟和完美。特另I是具有智能的I/O模塊的開發(fā)成功，使 PLC除了具有邏輯運(yùn)算、邏輯判斷等功能外，還具有數(shù)據(jù)處理、故障自診斷、PID運(yùn)算及網(wǎng)絡(luò)等功能，從而大大地?cái)U(kuò)大了PLC的應(yīng)用范

9、圍。目前從單機(jī)自動(dòng)化到工廠自動(dòng)化，從柔性制造系統(tǒng)、機(jī)器人到工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)都可尋覓到PLC的蹤影。2,采用集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)是以微機(jī)為核心，把微機(jī)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、顯示操作裝置、輸入/輸出通道、模擬儀表等有機(jī)地結(jié)合起來的一種計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它為生產(chǎn)的綜合自動(dòng)化創(chuàng)造了條件。目前出現(xiàn)了以位總線(Bitbus)、現(xiàn)場(chǎng)總線(Fieldbus)技術(shù)等先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為基礎(chǔ)的集散型控制結(jié)構(gòu)。若采用先進(jìn)的控制策略，會(huì)使自動(dòng)化系統(tǒng)向低成本、綜合化、高可靠性的方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成 制造系統(tǒng) CIMS(Compute門ntegrated Manufacture System)。3.研究和發(fā)展

10、智能控制系統(tǒng)經(jīng)典控制理論主要研究的對(duì)象是單變量常系數(shù)線性系統(tǒng)，它只適用于單輸入單輸出控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型采用傳遞函數(shù)表示，系 統(tǒng)的分析和綜合方法主要是基于根軌跡法和頻率法。現(xiàn)代控制理論主要采用最優(yōu)控制(二次型最優(yōu)控制、廿控制等)、系統(tǒng)辨識(shí)和最優(yōu)估計(jì)、自適應(yīng)控制等分析和設(shè)計(jì)方法。系統(tǒng)分析的對(duì)象為多輸入多輸出線性系統(tǒng)，系統(tǒng)分析的數(shù)學(xué)模型主要用狀態(tài)空間描述。隨著要研究的 對(duì)象和系統(tǒng)越來越復(fù)雜，依賴于數(shù)學(xué)模型的傳統(tǒng)控制理論難以解決復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題，尤其是在具有如下特點(diǎn)的一類現(xiàn)代控制工程中：word文檔可自由復(fù)制編輯（1）不確定性的模型：傳統(tǒng)控制是基于模型的控制，模型包括控制對(duì)象和干擾模型。傳統(tǒng)控

11、制通常認(rèn)為模型是已知的或經(jīng)過辨識(shí)可以得到的，對(duì)于不確定性的模型，傳統(tǒng)控制難以滿足要求。（2）高度非線性：在傳統(tǒng)的控制理論中，對(duì)于具有高度非線性的控制對(duì)象，雖然也有一些非線性控制方法可供使用，但總的來說，目 前非線性控制理論還很不成熟，有些方法又過于復(fù)雜，無法廣泛應(yīng)用。（3）復(fù)雜的任務(wù)要求：在傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，控制任務(wù)往往要求輸出量為定值（調(diào)節(jié)系統(tǒng)）或者要求輸出量跟隨期望的運(yùn)動(dòng)軌跡 （跟蹤系統(tǒng)），因此控制任務(wù)比較單一。但過于復(fù)雜的控制任務(wù)諸如智能機(jī)器人系統(tǒng)、復(fù)雜工業(yè)過程控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、航天航空控 制系統(tǒng)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)管理系統(tǒng)、環(huán)保及能源系統(tǒng)等傳統(tǒng)的控制理論都無能為力。在上述情形下智能控

12、制便應(yīng)運(yùn)而生了。智能控制是一類無需人的干預(yù)就能夠自主地驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的過程，是用機(jī)器模擬人 類智能的一個(gè)重要領(lǐng)域。智能控制包括學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)、分級(jí)遞階智能控制系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、模糊控制系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)等。應(yīng)用智 能控制技術(shù)和自動(dòng)控制理論來實(shí)現(xiàn)的先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，將有力地推動(dòng)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，并提高工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。第二節(jié)微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)一、微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成圖1.3給出了微機(jī)控制系統(tǒng)的組成框圖。微型機(jī)控制系統(tǒng)的硬件包括：.主機(jī)這是微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的核心，通過接口它可以向系統(tǒng)的各個(gè)部分發(fā)出各種命令，同時(shí)對(duì)被控對(duì)象的被控參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)及處理。主機(jī)的主要

13、功能是控制整個(gè)生產(chǎn)過程，按控制規(guī)律進(jìn)行各種控制運(yùn)算（如調(diào)節(jié)規(guī)律運(yùn)算、最優(yōu)化計(jì)算等）和操作，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果作出控制決策；對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)督，使之處于最優(yōu)工作狀態(tài)；對(duì)事故進(jìn)行預(yù)測(cè)和報(bào)警；編制生產(chǎn)技術(shù)報(bào)告，打印制表等等。圖1.3微機(jī)控制系統(tǒng)組成框圖.輸入輸出通道這是微機(jī)和生產(chǎn)對(duì)象之間進(jìn)行信息交換的橋梁和紐帶。過程輸入通道把生產(chǎn)對(duì)象的被控參數(shù)轉(zhuǎn)換成微機(jī)可以接收的數(shù)字代碼。過程輸 出通道把微機(jī)輸出的控制命令和數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成可以對(duì)生產(chǎn)對(duì)象進(jìn)行控制的信號(hào)。過程輸入輸出通道包括模擬量輸入輸出通道和數(shù)字量輸入 輸出通道。.外部設(shè)備這是實(shí)現(xiàn)微機(jī)和外界進(jìn)行信息交換的設(shè)備，簡(jiǎn)稱外設(shè)，包括人機(jī)聯(lián)系設(shè)備（操作臺(tái)）、輸入輸出設(shè)

14、備（磁盤驅(qū)動(dòng)器、鍵盤、打印機(jī)、顯示終端等）和外存貯器（磁盤）。其中操作臺(tái)應(yīng)具備顯示功能，即根據(jù)操作人員的要求，能立即顯示所要求的內(nèi)容；還應(yīng)有按鈕，完成系統(tǒng) 的啟、停等功能；操作臺(tái)還要保證即使操作錯(cuò)誤也不會(huì)造成惡劣后果，即應(yīng)有保護(hù)功能。.檢測(cè)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)1）測(cè)量變送單元在微機(jī)控制系統(tǒng)中，為了收集和測(cè)量各種參數(shù)，采用了各種檢測(cè)元件及變送器，其主要功能是將被檢測(cè)參數(shù)的非電量轉(zhuǎn)換成電量，例如熱電偶把溫度轉(zhuǎn)換成 mV信號(hào)；壓力變送器可以把壓力轉(zhuǎn)換變?yōu)殡娦盘?hào)，這些信號(hào)經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào)（05V或420mA詬，再送入微機(jī)。（2）執(zhí)行機(jī)構(gòu)要控制生產(chǎn)過程，必須有執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它是微機(jī)控制系統(tǒng)中的重

15、要部件，其功能是根據(jù)微機(jī)輸出的控制信號(hào)，改變輸出的角位移或直線 位移，并通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)改變被調(diào)介質(zhì)的流量或能量，使生產(chǎn)過程符合預(yù)定的要求。例如，在溫度控制系統(tǒng)中，微機(jī)根據(jù)溫度的誤差計(jì)算出 word文檔可自由復(fù)制編輯相應(yīng)的控制量，輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)(調(diào)節(jié)閥)來控制進(jìn)入加熱爐的煤氣(或油)量以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的溫度值。常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有電動(dòng)、液動(dòng)和氣動(dòng)等 控制形式，也有的采用馬達(dá)、步進(jìn)電機(jī)及可控硅元件等進(jìn)行控制。二、微型機(jī)控制系統(tǒng)的軟件組成軟件是指能夠完成各種功能的計(jì)算機(jī)程序的總和。整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)作，都是在軟件的指揮下協(xié)調(diào)進(jìn)行的，因此說軟件是微機(jī)系統(tǒng)的中樞神經(jīng)。.系統(tǒng)軟件它是由計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)者提供的專門用來使用和

16、管理計(jì)算機(jī)的程序。對(duì)用戶來說，系統(tǒng)軟件只是作為開發(fā)應(yīng)用軟件的工具，是不需要自己設(shè)計(jì)的。系統(tǒng)軟件包括：(1)操作系統(tǒng)：即為管理程序、磁盤操作系統(tǒng)程序、監(jiān)控程序等；(2)診斷系統(tǒng)：指的是調(diào)節(jié)程序及故障診斷程序；(3)開發(fā)系統(tǒng)：包括各種程序設(shè)計(jì)語言、語言處理程序(編譯程序)、服務(wù)程序(裝配程序和編輯程序)、模擬主系統(tǒng)(系統(tǒng)模擬、仿真、移植軟件)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等；(4)信息處理：指文字翻譯、企業(yè)管理等。.應(yīng)用軟件它是面向用戶本身的程序，即指由用戶根據(jù)要解決的實(shí)際問題而編寫的各種程序。應(yīng)用軟件包括：(1)過程監(jiān)視程序：指巡回檢測(cè)程序、數(shù)據(jù)處理程序、上下限檢查及報(bào)警程序、操作面板服務(wù)程序、數(shù)字濾波及標(biāo)度變

17、換程序、判斷程序、過程分析程序等；(2)過程控制計(jì)算程序：指的是控制算法程序、事故處理程序和信息管理程序，其中信息管理程序包括信息生成調(diào)度、文件管理及輸出、打印、顯示程序等；(3)公共服務(wù)程序：包括基本運(yùn)算程序、函數(shù)運(yùn)算程序、數(shù)碼轉(zhuǎn)換程序、格式編碼程序。三、微型機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)微機(jī)控制系統(tǒng)與常規(guī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)相比，具有如下特點(diǎn):.控制規(guī)律靈活多樣，改動(dòng)方便.控制精度高，抑制擾動(dòng)能力強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制.能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和工況顯示，控制效率高.控制與管理一體化，進(jìn)一步提高自動(dòng)化程度第三節(jié)微型機(jī)控制系統(tǒng)的分類一、操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)在操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)的輸出不直接作用于生產(chǎn)對(duì)象，屬于開環(huán)控制結(jié)構(gòu)

18、。計(jì)算機(jī)根據(jù)數(shù)學(xué)模型、控制算法對(duì)檢測(cè)到的生產(chǎn) 過程參數(shù)進(jìn)行處理，計(jì)算出各控制量應(yīng)有的較合適或最優(yōu)的數(shù)值，供操作員參考，這時(shí)計(jì)算機(jī)就起到了操作指導(dǎo)的作用，其原理框圖如圖 1.4所示。圖1.4操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)原理框圖該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制靈活和安全可靠。缺點(diǎn)是要由人工進(jìn)行操作，操作速度受到了人為的限制，并且不能同時(shí)控制多個(gè)回word文檔可自由復(fù)制編輯路。該系統(tǒng)常用在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試階段，進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)、處理及試驗(yàn)新的數(shù)學(xué)模型，調(diào)試新的控制程序等。、直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC系統(tǒng)）DDC（Direct Digital Control）系統(tǒng)就是通過檢測(cè)元件對(duì)一個(gè)或多個(gè)被控參數(shù)進(jìn)行巡回檢測(cè)，經(jīng)

19、輸入通道送給微機(jī)，微機(jī)將檢測(cè)結(jié)果與設(shè)定值進(jìn)行比較，再進(jìn)行控制運(yùn)算，然后通過輸出通道控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使系統(tǒng)的被控參數(shù)達(dá)到預(yù)定的要求。DDC系統(tǒng)是閉環(huán)系統(tǒng)，是微機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)過程中最普遍的一種應(yīng)用形式，其原理框圖如圖1.5所示。圖1.5 DDC系統(tǒng)原理框圖DDC系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是靈活性大。在常規(guī)模擬調(diào)節(jié)器控制系統(tǒng)中，控制器一經(jīng)選定，其控制方法也就確定了，要改變控制方法就必須改變 硬件，這往往難度較大。而在 DDCC統(tǒng)中，由于微機(jī)代替了常規(guī)模擬調(diào)節(jié)器，因此要改變控制方法，只要改變程序就可以實(shí)現(xiàn)了，無須對(duì) 硬件線路作任何改動(dòng)。另外，計(jì)算機(jī)計(jì)算能力強(qiáng)，可以有效地實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制，用來改善控制質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)

20、控制回路較多時(shí)， 采用DDCC統(tǒng)比采用常規(guī)控制器控制系統(tǒng)要經(jīng)濟(jì)合算，因?yàn)橐慌_(tái)微機(jī)可代替多個(gè)模擬調(diào)節(jié)器。三、計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)（SCC系統(tǒng)）SCC（Supervisory Computer Control） 系統(tǒng)比DDC系統(tǒng)更接近生產(chǎn)變化的實(shí)際情況，因?yàn)樵贒DC系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)只是代替模擬調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，系統(tǒng)不能運(yùn)彳f在最佳狀態(tài)，而SCC系統(tǒng)不僅可以進(jìn)行給定值控制，并且還可以進(jìn)行順序控制、最優(yōu)控制以及自適應(yīng)控制等，它是操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)和 DDC（統(tǒng)的綜合與發(fā)展。SCC系統(tǒng)的原理本I圖如圖1.6所示。圖1.6 SCC系統(tǒng)原理框圖從SCC系統(tǒng)的原理框圖可以看出，就其結(jié)構(gòu)來講, 統(tǒng)。SCC系統(tǒng)有兩種形式：

21、一種是 SCC模擬調(diào)節(jié)器控制系統(tǒng)，另一種是 SCC+DD控制系四、分布式控制系統(tǒng)（DCS系統(tǒng)）DCS(Distributed Control System)是采用積木式結(jié)構(gòu)，以一臺(tái)主計(jì)算機(jī)和兩臺(tái)或多臺(tái)從計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的一種結(jié)構(gòu)體系，所以也叫主從結(jié)構(gòu)或樹形結(jié)構(gòu)，從機(jī)絕大部分時(shí)間都是并行工作的，只是必要時(shí)才與主機(jī)通信。其原理框圖如圖1.7所示。word文檔可自由復(fù)制編輯圖1.7分布式控制系統(tǒng)原理框圖該系統(tǒng)代替了原來的中小型計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)，它具有如下特點(diǎn)：.可靠性高分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)地理上和功能上分散的控制，使每臺(tái)微機(jī)的任務(wù)相應(yīng)減少，功能更明確，組成也更簡(jiǎn)單，因此可靠性提高了。.速度快分布

22、式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)各級(jí)并行工作，很多采集和控制功能都分散到各個(gè)子環(huán)節(jié)中，僅在必要時(shí)才通過高速數(shù)據(jù)通道與監(jiān)督計(jì)算機(jī)進(jìn) 行信息交換，因此減少了數(shù)據(jù)集中串行處理的時(shí)間，也減少了信息傳遞的次數(shù)，所以速度提高了。.結(jié)構(gòu)靈活，易于擴(kuò)展分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)采用的是模塊化結(jié)構(gòu)，即把任務(wù)相同的部分做成一個(gè)模塊，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活，可大可小，便于操作、組裝和調(diào)度,容易擴(kuò)展。.設(shè)計(jì)、開發(fā)、維護(hù)簡(jiǎn)便由于系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)，且具有自診斷和錯(cuò)誤檢測(cè)系統(tǒng)，所以設(shè)計(jì)、開發(fā)及維護(hù)都很方便，并能實(shí)現(xiàn)高級(jí)復(fù)雜規(guī)律控制。word文檔可自由復(fù)制編輯第二章輸入輸出過程通道按信息傳遞的方向來分，過程通道可分為輸入過程通道和輸出過程通道；按所傳遞和

23、交換的信息來分，過程通道又可分為數(shù)字量過程 通道和模擬量過程通道。第一節(jié)數(shù)字量過程通道數(shù)字量過程通道需處理的信息包括開關(guān)量、脈沖量和數(shù)碼。其中開關(guān)量是指一位的狀態(tài)信號(hào)：如閥門的閉合與開啟、電機(jī)的起與停、 觸點(diǎn)的接通與斷開、指示燈的亮與關(guān)等；脈沖量是指許多數(shù)字式傳感器將被測(cè)物理量值轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，如轉(zhuǎn)速、位移、流量的數(shù)字傳感 器產(chǎn)生的數(shù)字脈沖信號(hào)；數(shù)碼是指成組的二進(jìn)制碼，如用于設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)的撥碼開關(guān)等。它們的共同特征是幅值離散，可以用一位或多位 二進(jìn)制碼表示。一、數(shù)字量輸入通道.數(shù)字量輸入通道的結(jié)構(gòu)典型的數(shù)字量輸入通道結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。H，憂&-抻河X找息/日需7離/號(hào)竄案味片仍號(hào)圖2.1開關(guān)

24、量輸入通道的典型結(jié)構(gòu)示意圖.數(shù)字量輸入通道的信號(hào)調(diào)理數(shù)字量輸入通道的基本功能就是接收外部裝置或生產(chǎn)過程的狀態(tài)信號(hào)。這些狀態(tài)信號(hào)的形式可能是電壓、電流、開關(guān)的觸點(diǎn)，因此容 易引起瞬時(shí)高壓、過電壓、接觸抖動(dòng)等現(xiàn)象。為了將外部開關(guān)量信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)，必須將現(xiàn)場(chǎng)輸入的狀態(tài)信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換、保護(hù)、濾波、隔 離等措施轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠接收的邏輯信號(hào)，完成這些功能的電路稱為信號(hào)調(diào)理電路。(1)消除機(jī)械抖動(dòng)影響操作按鈕、繼電器觸點(diǎn)、行程開關(guān)等機(jī)械裝置在接通或斷開時(shí)均要產(chǎn)生機(jī)械抖動(dòng)，體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的輸入上就是輸入信號(hào)在變化瞬間在0和1之間多次振蕩，對(duì)其如不進(jìn)行適當(dāng)處理就會(huì)導(dǎo)致計(jì)算機(jī)的誤動(dòng)作。圖 2.2所示為消除由于接點(diǎn)的

25、機(jī)械抖動(dòng)而產(chǎn)生的振蕩信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成TTL電平信號(hào)與計(jì)算機(jī)相連。圖 2.5(a)所示為一種簡(jiǎn)單的采用積分電路消除開關(guān)抖動(dòng)的方法。圖 2.2(b)所示為R-S觸發(fā)器消除開關(guān) 兩次反跳抖動(dòng)的方法。圖2.2機(jī)械消抖電路圖(2)隔離處理在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)獲取的開關(guān)量或數(shù)字量的信號(hào)電平往往高于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的邏輯電平，即使輸入數(shù)字量電壓本身不高，也可能從現(xiàn)場(chǎng)引入意 外的高壓信號(hào)，因此必須采取電隔離措施，以保障系統(tǒng)安全。光電耦合器就是一種常用且非常有效的電隔離手段，由于它價(jià)格低廉，可靠 性好，被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的隔離保護(hù)。光電耦合器由封裝在一個(gè)管殼內(nèi)的發(fā)光二極管和光敏三極管組成，如圖2.3所示。

26、此外，利用光電耦合器還可以起到電平轉(zhuǎn)換的作用,word文檔可自由復(fù)制編輯如圖2.4所示。L 1圖2.3光電耦合器電路圖、數(shù)字量輸出通道在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，經(jīng)常需要控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開/關(guān)或啟/停，某些才$制算法(如PW嘛寬調(diào)制方法)還要求控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)在一定時(shí)間T內(nèi)的全負(fù)荷工作時(shí)間t(0 toTVD圖2.11無源I/V變換電路圖對(duì)于010mAB入信號(hào)，可取 R1=100Q , R2=500Q ,且R2為精密電阻，這樣當(dāng)輸入的電流為010mA電流時(shí)，輸出的電壓為 05V。.多路開關(guān)理想的多路開關(guān)其開路電阻為無窮大，其接通時(shí)的導(dǎo)通電阻為零。 常用的多路開關(guān)有 CD4051（或MC14051）, AD75

27、01, LF13508等。CD4501有較寬的數(shù)字和模擬信號(hào)電平，數(shù)字信號(hào)為315V,模擬信號(hào)出I峰值為 15VP-P;當(dāng)VDD-VEE=15V輸入幅值為15VP-P時(shí)，其導(dǎo)通電阻為80Q;當(dāng)VDD-VEE=10附，其斷開時(shí)的漏電流為土 10PA;靜態(tài)功耗為1 g W由此可見，這種集成多路開關(guān)不是理想的開關(guān)。它在接通時(shí)的導(dǎo)通電阻并不是足夠小，而且其阻值隨所使用的電源電壓不同而變化。為了減小多路開關(guān)導(dǎo)通電阻對(duì)信號(hào)傳輸精度的影響，就要求后面的負(fù)載阻抗足夠大。.采樣保持器A/D轉(zhuǎn)換器完成一次 A/D轉(zhuǎn)換總需要一定的時(shí)間。在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)，希望輸入信號(hào)不再變化，以免造成轉(zhuǎn)換誤差。這樣，就需要在A

28、/D轉(zhuǎn)換器之前加入采樣保持器。如果輸入信號(hào)變化很慢，如溫度信號(hào)；或者 A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間較快，使得在 A/D轉(zhuǎn)換期間輸入信號(hào)變化 很小，在允許的A/D轉(zhuǎn)換精度內(nèi)，就不必再選用采樣保持器。采樣保持器S/H（Sample and Hold）的結(jié)構(gòu)原理如圖2.12所示。采樣保持器的輸入輸出特性如圖2.13所示。圖2.12采樣保持器的原理結(jié)構(gòu)圖圖2.13采樣保持器的輸入輸出特性示意圖目前，大多數(shù)集成采樣保持器都不包含保持電容CH,所以使用時(shí)常常是外接CH由上述原理可知，CH的質(zhì)量關(guān)系到采樣保持器的精度。這就要求選用低介質(zhì)損耗、漏電小的電容器，如聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯電容，其容量大小與采樣頻率成反比，

29、一般在幾百pF到0.01 g F之間。常用的集成采樣保持器有LF198/298/398 , AD582等。3、A/D轉(zhuǎn)換器模擬量輸入通道的任務(wù)是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，能夠完成這一任務(wù)的器件，稱為之模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（Analog/Digital Converter ,簡(jiǎn)稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC常用的A/D轉(zhuǎn)換的方法有逐次逼近式和雙斜積分式，前者轉(zhuǎn)換時(shí)間短（幾微秒幾百個(gè)微秒），但抗干擾能力較差；后者轉(zhuǎn)換時(shí)間長(zhǎng)（幾十個(gè)毫秒幾百個(gè)毫秒），抗干擾能力較強(qiáng)。在信號(hào)變化緩慢、現(xiàn)場(chǎng)干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合，宜采用后者。A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理見微機(jī)接口課。圖2.14給出了 ADC080%PC總線工業(yè)控制機(jī)的接口電路。下面過程是

30、以圖2.14的接口方法為例完成采集ADC0809勺8路模擬量程序。假定在主程序中已完成對(duì)8255A的初始化編程，并已裝填了ES和DS使它們有相同的段基值，系統(tǒng)分配給8255A的端口地址為2C0H- 2c3H word文檔可自由復(fù)制編輯圖2.14 ADC0809與PC總線工業(yè)控制機(jī)接口電路圖ADC0809 PROC NEARMOV CX,8 CLD MOV BL,00H LEA DI,DATABUFNEXTA: MOV DX,02C2H MOV AL,BL OUT DX,AL INC DXMOV AL,00000111BOUT DX,AL NOP NOP NOPMOV AL,00000111BO

31、UT DX,AL DEC DX NOSC: IN AL,DX TEST AL,80H JNZ NOSCNOEOC: IN AL,DX TEST AL,80H JZ NOEOC MOV DX,02C0H模擬通道地址存BL輸出啟動(dòng)信號(hào);EOC=1,則等待;EOC=0,則等待;讀轉(zhuǎn)換結(jié)果IN AL,DXSTOS DATABUFINC BLLOOP NEXT A修改模擬通道地址RETADC0809ENDP圖2.15給出了 AD574A與PC總線工業(yè)控制機(jī)的接口電路word文檔可自由復(fù)制編輯8255A的初始化編程，8255A的地址為2c052c3H允許讀出離措施。常用的電隔離措施是光電隔離，一般在計(jì)算機(jī)

32、接口與A/D轉(zhuǎn)換電路之間實(shí)施，如圖 2.16所示。下面給出通過上述接口啟動(dòng)和讀取AD574A數(shù)據(jù)的程序段，假定已完成對(duì)MOV DX,02C0H;使CS,R/C有效MOV AL,00HOUT DX,ALNOPNOPMOV AL,04H;啟動(dòng)轉(zhuǎn)換OUT DX,ALNOPNOPMOV AL,03HOUT DX,ALPOLLING:IN AL,DX;查tfO STS狀態(tài)圖2.15 AD574A與PC總線工業(yè)控制機(jī)接口電路圖TEST AL,80H JNZ POLLING MOV AL,01H OUT DX,AL NOP MOV AL,05H OUT DX,AL MOV DX,02C0H IN AL,DX

33、 AND AL,0FH MOV BH,AL INC DXIN AL,DX MOV BL,AL INC DX MOV AL,03H OUT DX,AL三、模擬量輸入通道的設(shè)計(jì)1.模擬量輸入的光電隔離為了抑制數(shù)字系統(tǒng)對(duì)模擬信號(hào)尤其是對(duì)小信號(hào)的干擾，同時(shí)避免模擬量輸入串入高電壓而破壞數(shù)字系統(tǒng)，應(yīng)該對(duì)模擬量輸入采取電隔2.設(shè)計(jì)A/D轉(zhuǎn)換器接口要解決的幾個(gè)問題 啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換器的起動(dòng)方式分為自動(dòng)轉(zhuǎn)換和外部使能控制。大多數(shù)A/D芯片屬于后者，這時(shí)要先給出A/D轉(zhuǎn)換器的片選信號(hào)，再給出啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)。信號(hào)形式有兩種形式：電平啟動(dòng)信號(hào)和脈沖啟動(dòng)信號(hào)。電平啟動(dòng)信號(hào)要求在整個(gè)轉(zhuǎn)換過程中都必須保證啟動(dòng)信號(hào)有

34、效。如果中途撤走啟動(dòng)信號(hào)，那就會(huì)停止轉(zhuǎn)換而得到錯(cuò)誤結(jié)果。為此，CPU一般要通過并彳f接口來對(duì) A/D芯片發(fā)啟動(dòng)信號(hào)，或者用 D觸發(fā)器使啟動(dòng)信 word文檔可自由復(fù)制編輯號(hào)在A/D轉(zhuǎn)換期間保持在有效電平。脈沖信號(hào)啟動(dòng)是其前沿用于復(fù)位 CPia行輸出指令時(shí)發(fā)生的片選信號(hào)和寫信號(hào)即可產(chǎn)生啟動(dòng)脈沖。ADC后沿才用于啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，對(duì)脈沖的寬度也有不同的要求，通常用(2)輸入模擬電壓的連接A/D轉(zhuǎn)換器的輸入模擬電壓可以是單端的，也可以是差動(dòng)的。差動(dòng)輸入的芯片，如 ADC 0804,常用VIN(+)、VIN(-)或IN(+)、IN(-) 一類標(biāo)號(hào)注明輸入端。如果用單端輸入的是正向信號(hào)， 則把VIN(-)接地，信

35、號(hào)加到VIN(+)端；如果用單端輸入的是負(fù)向信號(hào)， 則把VIN(+) 接地，信號(hào)加在 VIN(-)端；如果用差動(dòng)輸入，則模擬信號(hào)加到 VIN(-)端和VIN(+)端之間。(3)數(shù)據(jù)輸出線和系統(tǒng)總線的連接A/D轉(zhuǎn)換器一般有兩種輸出方式。一種是具有可控的三態(tài)輸出門，這種芯片的輸出端可以直接和系統(tǒng)總線連接，由讀信號(hào)控制三態(tài)門，在轉(zhuǎn)換結(jié)束后，CPU通過執(zhí)行一條指令，從而產(chǎn)生讀信號(hào)，將數(shù)據(jù)從 A/D轉(zhuǎn)換器中取出，如 ADC0809另一種是內(nèi)部有三態(tài)輸出門，但其 不受外部控制，而是由A/D轉(zhuǎn)換電路在轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)自動(dòng)選通。此外，還有某些A/D轉(zhuǎn)換器甚至根本沒有三態(tài)輸出門電路。這種情況下，A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸出

36、線不能直接和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線相連，而是必須通過I/O接口來實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換器和CPU之間的數(shù)據(jù)傳輸。(4)ADC和CPU間的時(shí)間配合在A/D轉(zhuǎn)換器和CPU!接時(shí)，最重要的問題是時(shí)間配合問題。A/D轉(zhuǎn)換器從接到啟動(dòng)命令到完成轉(zhuǎn)換給出結(jié)果數(shù)據(jù)總是需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間，一般來說快者幾微秒，慢者幾十甚至幾百毫秒，這與CPU勺指令周期相比長(zhǎng)得多。為了得到正確的轉(zhuǎn)換結(jié)果，必須解決好啟動(dòng)轉(zhuǎn)換和讀取結(jié)果數(shù)據(jù)這兩步操作間的時(shí)間配合問題。常用的方法有四種。延時(shí)等待法。,保持等待法。,查詢法。中斷響應(yīng)法。3.模擬量輸入通道的精度設(shè)計(jì)模擬量輸入通道時(shí)，還應(yīng)該考慮到其精度是否能夠滿足控制要求。即：檢測(cè)元件的精度+放大器的精度

37、+A/D的精度 logo(l + ) =bg?(l + -) w7.6540,005因此，取A/D轉(zhuǎn)換器字長(zhǎng)為8位。第三節(jié)模擬量輸出通道、模擬量輸出通道的作用CPU輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)去驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu),模擬量輸出通道是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制輸出的關(guān)鍵，它的任務(wù)是將 以達(dá)到控制的目的。二、模擬量輸出通道的組成模擬量輸出通道一人由接口電路、D/A轉(zhuǎn)換器、功率放大和 V/I變換等信號(hào)調(diào)理電路組成。1、D/A轉(zhuǎn)換器模擬量輸出通道的核心是數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(Digital/Analog Converter, 簡(jiǎn)稱D/A轉(zhuǎn)換器或DAC它是指將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的元件或 裝置。D/A轉(zhuǎn)換器原理及接口電

38、路見微機(jī)接口課。圖2.17是DAC0832與PC總線工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的接口電路。于鐘 ，串: LOT!*圖2.17 8位D/A轉(zhuǎn)換器與PC總線工業(yè)控制機(jī)接口電路圖若DAC 0832的口地址為300H,則8位二進(jìn)制數(shù)7FH轉(zhuǎn)換為模擬電壓的接口程序?yàn)镸OV DX,300HMOV AL,7FHOUT DX,AL2、V/I變換一般情況下，D/A轉(zhuǎn)換電路的輸出是電壓信號(hào)。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，當(dāng)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)，為了便于信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸，減少由于傳輸帶來的干擾和衰減，需要采用電流方式輸出模擬信號(hào)。許多標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)儀表或執(zhí)行機(jī)構(gòu)，一般是采用010mA或420mA的電流信號(hào)驅(qū)動(dòng)的。因此，需要將模擬電壓信號(hào)通過電壓

39、/電流(V/I)變換技術(shù)，轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)。采用分立元件或運(yùn)算放大器均可以構(gòu)成V/I轉(zhuǎn)換電路。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，目前已采用集成V/I轉(zhuǎn)換電路來實(shí)現(xiàn)。三、模擬量輸出通道的設(shè)計(jì).模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式一個(gè)實(shí)際的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，往往需要多路的模擬量輸出，其實(shí)現(xiàn)方法有兩種。(1)每個(gè)通道設(shè)置一個(gè)獨(dú)立的 D/A轉(zhuǎn)換器，如圖2.18所示。word文檔可自由復(fù)制編輯圖2.18 一個(gè)通路一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖(2)多通道復(fù)用一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器，并輔以多路模擬開關(guān)和采樣保持器來實(shí)現(xiàn)，如圖 2.19所示。圖2.19共用D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖.電壓輸出電路D/A轉(zhuǎn)對(duì)于電壓輸出，有時(shí)需要單極性輸出，有時(shí)

40、需要雙極性輸出。在實(shí)際應(yīng)用中，通常采用D/A轉(zhuǎn)換器外加運(yùn)算放大器的方法，把換器的電流輸出轉(zhuǎn)換為電壓輸出。圖 2.20給出了一個(gè)雙極性輸出的電路。.模擬量輸出的光電隔離在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，為了消除公共地線帶來的互相干擾，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性，應(yīng)該采用光電隔離措施將計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)被控系統(tǒng)隔離開來。模擬量輸出的光電隔離，一般在計(jì)算機(jī)與D/A轉(zhuǎn)換器之間的數(shù)字接口部分進(jìn)行，如圖 2.21所示。圖2.21模擬量輸出的光電隔離示意圖. D/A轉(zhuǎn)換器的字長(zhǎng)選擇D/A轉(zhuǎn)換器輸出一般都通過功率放大器推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。設(shè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最大輸入值為Q ,最小輸入值為 % ,靈敏度為D/A轉(zhuǎn)換器的字長(zhǎng)a -Ujlog2

41、(.-A即D/A轉(zhuǎn)換器的輸出應(yīng)滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)范圍的要求。8位D/A轉(zhuǎn)換器可以滿足一般工程要求的精度，因而用的最多。word文檔可自由復(fù)制編輯第三章微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)第一節(jié) 數(shù)控的基本概念數(shù)控是采用數(shù)字電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)控制的系統(tǒng)，它包括順序控制和數(shù)字程序控制兩部分。一、順序控制微機(jī)順序控制方式是指以預(yù)先規(guī)定好的時(shí)間或條件為依據(jù)，按預(yù)先規(guī)定好的動(dòng)作次序順序地進(jìn)行工作。一般地，把按時(shí)序或事序規(guī)定 工作的自動(dòng)控制稱為順序控制。順序控制的特點(diǎn)：(1)控制系統(tǒng)的輸入和輸出信號(hào)都是開關(guān)量信號(hào)。(2)順序控制系統(tǒng)控制生產(chǎn)機(jī)械依次順序動(dòng)作，動(dòng)作的轉(zhuǎn)換是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)的邏輯判斷或時(shí)序的判斷來

42、決定的。(3)為了保證系統(tǒng)可靠的工作，有的系統(tǒng)中，需對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或控制對(duì)象的實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)或測(cè)量，將結(jié)果及時(shí)地反饋給系統(tǒng)控制器, 這就需要增加檢測(cè)機(jī)構(gòu)；為了調(diào)整方便，并實(shí)現(xiàn)工作時(shí)的監(jiān)視以及故障時(shí)的報(bào)警，一般要有顯示和報(bào)警電路。因此，一個(gè)典型的順序控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)框圖如圖3.1所示。圖3.1順序控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)框圖數(shù)字程序控制數(shù)字程序控制主要用于機(jī)床的自動(dòng)控制，如用于車床、銃床、線切割機(jī)、焊接機(jī)、氣割機(jī)等的自動(dòng)控制系統(tǒng)中。采用數(shù)字程序控制的機(jī)床叫數(shù)控機(jī)床，它能對(duì)形狀復(fù)雜的零件進(jìn)行精密加工。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(Computer Numerical Control) ,簡(jiǎn)稱CNC系統(tǒng)。它是通過軟件實(shí)現(xiàn)

43、控制，要想改變控制功能，只需改變相應(yīng)的控制 程序，硬件電路不作或只作極少改動(dòng)，所以通用性和靈活性都很好。.微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的組成當(dāng)CNC系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)采用微機(jī)時(shí)，就成為微機(jī)數(shù)控(MNC)系統(tǒng)了，其組成如圖3.2所示。(1)輸入裝置一般指微機(jī)的輸入設(shè)備，如鍵盤。其作用是輸入數(shù)控系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)控制時(shí)所必需的各種外部控制信息和加工數(shù)據(jù)信息。圖3.2微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)組成框圖(2)微機(jī)微機(jī)是MN雷統(tǒng)運(yùn)算和控制的核心。在系統(tǒng)軟件指揮下，微機(jī)根據(jù)輸入信息，完成數(shù)控插補(bǔ)器和控制器運(yùn)算，并輸出相應(yīng)的控制和進(jìn) 給信號(hào)。若為閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，則由位置檢測(cè)裝置輸出的反饋信息也送入微機(jī)進(jìn)行處理。(3)輸出裝置一般包括輸出緩

44、沖電路、隔離電路、輸出信號(hào)功率放大器、各種顯示設(shè)備等。在微機(jī)控制下，輸出裝置一方面顯示加工過程中的各有 關(guān)信息，另一方面向被控生產(chǎn)機(jī)械輸出各種有關(guān)的開關(guān)量控制信號(hào)(冷卻、啟、停等)，還向伺服機(jī)構(gòu)發(fā)出進(jìn)給脈沖信號(hào)等。word文檔可自由復(fù)制編輯(4)伺服機(jī)構(gòu)一般包括各種伺服元件和功率驅(qū)動(dòng)元件。其功能是將輸出裝置發(fā)出的進(jìn)給脈沖轉(zhuǎn)換成生產(chǎn)機(jī)械相應(yīng)部件的機(jī)械位移(線位移、角位移)運(yùn)動(dòng)。(5)加工機(jī)械即數(shù)控系統(tǒng)的控制對(duì)象，各種機(jī)床、織機(jī)等。目前已有專門為數(shù)控裝置配套設(shè)計(jì)的各種機(jī)械，如各種數(shù)控機(jī)床，它們的機(jī)械結(jié)構(gòu)與普 通機(jī)床有較大的區(qū)別。.微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的分類(1)按用途分類普通數(shù)控系統(tǒng)多坐標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)(2)按

45、控制對(duì)象的運(yùn)動(dòng)軌跡分類點(diǎn)位控制系統(tǒng)直線控制系統(tǒng)輪廓控制系統(tǒng)(3)按對(duì)伺服機(jī)構(gòu)的控制方式分類開環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)第二節(jié)逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理一、逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)運(yùn)算1.直線插補(bǔ)運(yùn)算原理(1)偏差及其計(jì)算公式設(shè)給定加工直線 OE位于第一象限，如圖 3.3所示。直線的起點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)0(0, 0),直線終點(diǎn)在E(Xe,Ye)點(diǎn)，直線的斜率為圖3.3第一象限直線示意圖當(dāng)F=0時(shí)，M點(diǎn)在直線0E上；當(dāng)F0時(shí)，M點(diǎn)在直線0E上方；當(dāng)F0 時(shí)，M點(diǎn)在直線0E的上方，沿+x軸方向進(jìn)給一步；當(dāng) Fm 0,則向+x軸方向進(jìn)給一步，新加工點(diǎn)的坐標(biāo)為則偏差為二兀，赧一九二% -匕若加工到M點(diǎn)時(shí)Fm 0,表明加工點(diǎn)在圓

46、弧外； Fm0時(shí)，應(yīng)向-y軸方向進(jìn)給一步；當(dāng) Fm 0,則應(yīng)沿-y軸方向走一步，新加工點(diǎn)的偏差為：若Fm 0,則應(yīng)沿+x軸走一步，新加工點(diǎn)的偏差為4+1 = 4+2。+1(2)終點(diǎn)判別圓弧加工時(shí)，終點(diǎn)判別的方法與直線加工時(shí)相同，可采用前面講述過的兩種方法之一。.圓弧插補(bǔ)計(jì)算舉例例3.2設(shè)加工第一象限的順圓，圓弧起點(diǎn)為A(0, 4),終點(diǎn)為E(4, 0),試進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算并作出走步軌跡圖計(jì)算過程見書.四象限圓弧插補(bǔ)計(jì)算公式用與推導(dǎo)第一象限順圓弧插補(bǔ)公式相同的方法很容易推導(dǎo)出其余七種類型的圓弧插補(bǔ)計(jì)算公式。(見書)第三節(jié)步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)、步進(jìn)電機(jī)的工作原理以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例介紹步進(jìn)電機(jī)的工作原理。

47、三相反應(yīng)式步電電機(jī)剖面示意圖如圖3.5所示。轉(zhuǎn)子圖3.5反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)剖面示意圖步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上沒有繞組，而是在轉(zhuǎn)子圓周上均勻分布著 40個(gè)矩形小齒，相鄰兩齒之間的夾角為 9。，轉(zhuǎn)子中的小齒和定子的小齒形狀相同，齒距也相同。當(dāng)某相繞組通電時(shí)，相對(duì)應(yīng)的磁極就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，并與轉(zhuǎn)子形成磁路，如果這時(shí)定子的小齒沒有對(duì)齊，則在磁場(chǎng) 作用下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，使轉(zhuǎn)子與定子齒對(duì)齊，可見通電相中定、轉(zhuǎn)子齒的錯(cuò)位是促使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的條件。假如按A-B-C- A順序依次通電，初始狀態(tài) A相通電，而B、C兩相都不通電，在磁場(chǎng)作用下使轉(zhuǎn)子齒和A相的定子齒對(duì)齊，并設(shè)與A相磁極中心對(duì)齊的轉(zhuǎn)子齒為 0#齒，由于B相磁極與

48、A相磁極相差120 ,有120 /9 =40/3不為整數(shù)，說明此時(shí)的轉(zhuǎn)子齒不可能與B相定子齒對(duì)齊，只是第 13#小齒靠近B相磁極的中心線，且與中心線相差3 o如果此時(shí)突然變?yōu)?B相通電，而A, C兩相都不通電，則 B相磁極迫使13號(hào)轉(zhuǎn)子齒與之對(duì)齊，這樣整個(gè)轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動(dòng)了3 ,此時(shí)，稱電機(jī)走了一步。同理，變?yōu)?C相通電，而A, B兩相都不通電時(shí)， word文檔可自由復(fù)制編輯整個(gè)轉(zhuǎn)子也轉(zhuǎn)動(dòng)了 3 ,如果按Af B- C A順序通電一周，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng) 9 o由此可知，由一種通電狀態(tài)變換到另一種通電狀態(tài)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 動(dòng)一步，我們稱之為一 “拍”。、步進(jìn)電機(jī)的工作方式1.三相單三拍工作方式各相的通電順序?yàn)?A-

49、 B-C,各相通電的電壓波形如圖 3.6所示。小進(jìn)時(shí)忖 JUUULJLJLAHI J B4IIr相2.三相雙三拍工作方式雙三拍工作方式各相的通電順序?yàn)閳D3.6單三拍工作的電壓波形圖ABfBC-CA各相通電的電壓波形如圖 3.7所示。-UUUUUUUULnJUUUUL-ULILJUL“ _J _LI _LJLJ LJ，-DLJLIU_LT*圖3.7雙三拍工作的電壓波形圖3.三相六拍工作方式A- A Bf BC Cf CA 各在反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)控制中，把單三拍和雙三拍工作方式結(jié)合起來，就產(chǎn)生了六拍工作方式，其通電順序?yàn)?相通電的電壓波形如圖 3.8所示。iruuuuuuuuuuuuuuu圖3.8三相

50、六拍工作的電壓波形圖三、步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)典型的步進(jìn)電機(jī)才$制系統(tǒng)如圖3.9所示。微機(jī)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖3.10所示圖3.9步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)方框圖圖3.10微機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖.脈沖信號(hào)的形成 word文檔可自由復(fù)制編輯3.11所示的周期性脈沖序列圖3.11脈沖序列示意圖在步進(jìn)電機(jī)控制軟件中必須要解決的一個(gè)問題就是產(chǎn)生一個(gè)如圖.方向控制和脈沖分配方向控制是通過改變電機(jī)繞組的通電順序來實(shí)現(xiàn)的。在前面講過的步進(jìn)電機(jī)的三種工作方式中，按前述的三種通電方式和通電順序進(jìn) 行通電，則步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)；反之，如果通電方向和前述工作方式中的順序相反，則步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。例如對(duì)三相單三拍工作方式，正轉(zhuǎn)時(shí)

51、的 通電順序?yàn)?2B-C-A,而反轉(zhuǎn)時(shí)的通電順序則為 2C-B-A,其他兩種工作方式可依此類推。方向控制和脈沖分配在微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)中用軟件來實(shí)現(xiàn)時(shí)是通過微機(jī)輸出控制字完成的。假定微機(jī)同時(shí)控制x軸和y軸兩臺(tái)三相步進(jìn)電機(jī)，其輸出接口的每一位控制一相繞組，此接口電路可以選用鎖存器，也可以選用可編程并行接口芯片8255、8155等，在本例中用8255控制三相步進(jìn)電機(jī)。8255PA口的PAQPAtPA2分別控制x軸三相步進(jìn)電機(jī)的AB、C三相繞組，8255PB 口的PBQ PB1、PB2分別控制y軸三相步進(jìn)電機(jī)的 A、B、C三相繞組，則根據(jù)所選定的步進(jìn)電機(jī)工作方式及轉(zhuǎn)向，可寫 出相應(yīng)的控制字，列于書中的表3

52、.5、表3.6、表3.7中。.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(1)單電壓功率放大電路電路原理如圖3.12所示。電HO勺電壓 E一般選擇在10100V左右，有的高達(dá)200V,這要視應(yīng)用場(chǎng)合、步進(jìn)電機(jī)的功率和實(shí)際要求而定。這是步進(jìn)電機(jī)控制中最簡(jiǎn)單的一種驅(qū)動(dòng)電路。實(shí)質(zhì)上它是一個(gè)簡(jiǎn)單的反相器。晶體管T用作開關(guān)；L是步進(jìn)電機(jī)的一相繞組電感；RL是繞組電阻；RC是外接電阻，也是限流電阻；D是續(xù)流二極管。圖3.12步進(jìn)電機(jī)一相繞組的開關(guān)電路圖單電壓功率放大器的最大特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是工作效率低，高頻時(shí)效率尤其低。電阻RC消耗相當(dāng)大的一部分能量，且 RC的發(fā)熱直接影響電路的穩(wěn)定工作狀態(tài)，所以單電壓功率放大電路一般只用來驅(qū)

53、動(dòng)小功率步進(jìn)電機(jī)。圖3.13示出了一種改進(jìn)的單電壓功率放大電路。word文檔可自由復(fù)制編輯圖3.13改進(jìn)的單電壓功率放大器電路圖(2)雙電壓功率放大電路該電路就是采用兩種電源電壓的功放電路，其結(jié)構(gòu)如圖3.14所示圖3.14雙電壓功率放大電路圖(3)斬波型功率放大電路斬波平滑功放電路和工作原理如圖3.15所示。四、步進(jìn)電機(jī)走步程序設(shè)計(jì)參考書中的例子。word文檔可自由復(fù)制編輯圖3.15斬波平滑功放電路圖第四章控制系統(tǒng)的控制算法第一節(jié)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)技術(shù)一、采樣頻率與模擬化設(shè)計(jì)的關(guān)系.模擬化設(shè)計(jì)思想數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)是將圖4.1所示的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)看作是一個(gè)連續(xù)系統(tǒng)，即忽略控制回路中所有

54、的零階保持器和采樣器，然后采用連續(xù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出模擬控制器，在滿足一定條件下，做出某種近似，從而將模擬控制器離散化成數(shù)字控制器。圖4.1微機(jī)控制系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)圖.香農(nóng)采樣定理設(shè)連續(xù)信號(hào)x(t)的頻帶寬度是有限的，所包含的最高頻率為 3 max,為了能使連續(xù)信號(hào)x(t)采樣后的離散頻譜x*(j 3)彼此不重疊，并 能復(fù)現(xiàn)原信號(hào)x(t)的全部信息，則要求采樣頻率3滿足下述關(guān)系：這便是著名的香農(nóng)采樣定理，是數(shù)字控制器進(jìn)行模擬化設(shè)計(jì)的前提條件。、模擬化設(shè)計(jì)步驟.設(shè)計(jì)假想的模擬控制器 D(S)將圖4.1所示的微機(jī)控制系統(tǒng)假想為一個(gè)連續(xù)系統(tǒng)，如圖 4.2所示，即將實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制器的微機(jī)和零階保持器合在一

55、起，作為一個(gè)模 擬環(huán)節(jié)看待，其等效傳遞函數(shù)為D(S)。圖4.2假想的連續(xù)系統(tǒng)示意圖我們按照對(duì)數(shù)頻率特性法、根軌跡法等連續(xù)系統(tǒng)的校正方法，可以設(shè)計(jì)校正環(huán)節(jié)D(S),即為連續(xù)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器。.正確地選擇采樣周期 T(1)從調(diào)節(jié)品質(zhì)上看，希望采樣周期短，以減小系統(tǒng)純滯后的影響，提高控制精度。通常保證在95%勺系統(tǒng)的過渡過程時(shí)間內(nèi)，采樣6次15次即可。(2)從快速性和抗擾性方面考慮，希望采樣周期盡量短，這樣給定值的改變可以迅速地通過采樣得到反映，而不致產(chǎn)生過大的延時(shí)。(3)從計(jì)算機(jī)的工作量和回路成本考慮，采樣周期T應(yīng)長(zhǎng)些，尤其是多回路控制時(shí)，應(yīng)使每個(gè)回路都有足夠的計(jì)算時(shí)間；當(dāng)被控對(duì)象的純滯后時(shí)間。較大時(shí)

56、，常選T=t 0(4)從計(jì)算精度方面考慮，采樣周期 T不應(yīng)過短，當(dāng)主機(jī)字長(zhǎng)較小時(shí)，若 T過短，將使前后兩次采樣值差別小，調(diào)節(jié)作用因此會(huì)減弱。 另外，若執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度較低，會(huì)出現(xiàn)這種情況，即新的控制量已輸出，而前一次控制卻還沒完成，這樣采樣周期再短也將毫無意義，因 此T必須大于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)時(shí)間。.將D(S)離散化為D(Z)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是離散系統(tǒng)，因此要將連續(xù)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)D(s)轉(zhuǎn)換為離散系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)D(z) 0(1)雙線性變換法按Z變換的定義，利用泰勒級(jí)數(shù)展開，可得：word文檔可自由復(fù)制編輯1+ 悟2此式即為雙線性變換式或圖斯汀(Tustin)近似。由此式可解得2 z-1

57、T z + 1(2)前向差分法按Z變換定義，將其直接展開成泰勒級(jí)數(shù)，有zwl+sT從而得到S與Z之間的變換關(guān)系z(mì)-1s =T(3)后向差分法Z變換定義，將其變形后展成泰勒級(jí)數(shù)，有1Z知-sT由此得到S與Z之間的變換關(guān)系z(mì)-1S Tz.求出與D(S)對(duì)應(yīng)的差分方程要想用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)節(jié)器 D(Z),則必須求出相應(yīng)的差分方程，此時(shí)有兩條途徑，一是由D(S),寫出系統(tǒng)的微分方程，并進(jìn)行差分處理得到相應(yīng)的差分方程，如數(shù)字 PID控制算法即由此推導(dǎo)出；另一途徑是根據(jù)數(shù)字調(diào)節(jié)器 D(Z),用直接程序設(shè)計(jì)法、串聯(lián)實(shí)現(xiàn)法等將 其變?yōu)椴罘址匠?，如大林算法?根據(jù)差分方程編制相應(yīng)程序。實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制設(shè)計(jì)好的控制算

58、法投入使用前，要進(jìn)行數(shù)字仿真，若不合乎要求，應(yīng)予以修改，直至滿足要求為止。第二節(jié) 數(shù)字PID控制算法一、PID控制規(guī)律及其基本作用PID調(diào)節(jié)器是一種線性調(diào)節(jié)器，其框圖如圖4.3所示。圖4.3 PID控制器方框圖.比例調(diào)節(jié)器(P)控制規(guī)律為a K,電 +口0式中，Kp為比例系數(shù)，u0為偏差為0時(shí)的控制作用(如原始閥門開度、基準(zhǔn)電壓等)。.比例積分調(diào)節(jié)器(PI)采用比例調(diào)節(jié)的系統(tǒng)存在靜差，為了消除靜差，在比例調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上加入積分調(diào)節(jié)器，組成比例積分調(diào)節(jié)器，其控制規(guī)律為word文檔可自由復(fù)制編輯式中Ti為積分常數(shù)，Ti越大積分作用越弱3.比例積分微分調(diào)節(jié)器（PID）比例積分調(diào)節(jié)消除系統(tǒng)誤差需經(jīng)過較

59、長(zhǎng)的時(shí)間，為進(jìn)一步改進(jìn)控制器，可以通過檢測(cè)誤差的變化率來預(yù)報(bào)誤差，根據(jù)誤差變化趨勢(shì)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的調(diào)節(jié)作用，使偏差盡快地消除在萌芽狀態(tài)，數(shù)學(xué)上描述這個(gè)概念就是微分，因此在PI調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上加入微分調(diào)節(jié)，就構(gòu)成了比例積分微分調(diào)節(jié)器，其控制規(guī)律為1 de以二+亍劭+4工）+%式中Td為微分常數(shù)，Td越大微分作用越強(qiáng)。 PID調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為4 S二、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字PID控制算法為了實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制生產(chǎn)過程變量，必須將模擬PID算式離散化，變?yōu)閿?shù)字 PID算式，為此，在采樣周期 T遠(yuǎn)小于信號(hào)變化周期時(shí)，作如下近似（T足夠小時(shí)，如下逼近相當(dāng)準(zhǔn)確，被控過程與連續(xù)系統(tǒng)十分接近）：口曲悶?貝力de號(hào)（此）一日（上一 1

60、）罔二dt T于是有：T此 T笈=4目附+豆X吧）+素莊一激-1）】u（k）是全量值輸出，每次的輸出值都與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置（如控制閥門的開度）一一對(duì)應(yīng)，所以稱之為位置型 PID算法。當(dāng)控制系統(tǒng)中的執(zhí)行器為步進(jìn)電機(jī)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、多圈電位器等具有保持歷史位置的功能的這類裝置時(shí)，一般均采用增量型PID控制算法。碗=0明-術(shù)+ 電 +，哨-2gg 1）+匝-2）與位置算法相比，增量型 PID算法有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）位置型算式每次輸出與整個(gè)過去狀態(tài)有關(guān)，計(jì)算式中要用到過去偏差的累加值，容易產(chǎn)生較大的累積計(jì)算誤差；而在增量型算式中由于消去了積分項(xiàng)，從而可消除調(diào)節(jié)器的積分飽和，在精度不足時(shí)，計(jì)算誤差對(duì)控制量的影