第一講 機(jī)械系統(tǒng)計算機(jī)控制-01 緒論46

1、機(jī)械系統(tǒng)計算機(jī)控制32學(xué)時 哈工大（威海）第一講 緒論本講討論如下內(nèi)容：一、課程綜述二、機(jī)械領(lǐng)域常用的微機(jī)控制單元三、微機(jī)控制系統(tǒng)的組成與分類四、機(jī)電控制系統(tǒng)的基本控制方式五、對機(jī)電控制系統(tǒng)的基本要求一、課程綜述課程的學(xué)科位置不同的機(jī)電一體化系統(tǒng)，所涵蓋的學(xué)科也不盡相同。機(jī)械控制電子計算機(jī)機(jī)電一體化一、課程綜述課程的學(xué)科位置機(jī)械： 水轉(zhuǎn)翻車一、課程綜述課程的學(xué)科位置機(jī)械： 水轉(zhuǎn)翻車機(jī)械與控制： 飛球調(diào)節(jié)器一、課程綜述課程的學(xué)科位置機(jī)械： 水轉(zhuǎn)翻車機(jī)械與控制： 飛球調(diào)節(jié)器機(jī)械、控制與電子： 第一臺數(shù)控一、課程綜述課程的學(xué)科位置機(jī)械： 水轉(zhuǎn)翻車機(jī)械與控制： 飛球調(diào)節(jié)器機(jī)械、控制與電子： 第一臺數(shù)控

2、機(jī)械、控制、電子與計算機(jī)： 工業(yè)機(jī)器人一、課程綜述課程的學(xué)科位置機(jī)械： 水轉(zhuǎn)翻車機(jī)械與控制： 飛球調(diào)節(jié)器機(jī)械、控制與電子： 第一臺數(shù)控機(jī)械、控制、電子與計算機(jī)： 工業(yè)機(jī)器人一、課程綜述課程的學(xué)科位置機(jī)械： 水轉(zhuǎn)翻車機(jī)械與控制： 飛球調(diào)節(jié)器機(jī)械、控制與電子： 第一臺數(shù)控機(jī)械、控制、電子與計算機(jī)： 工業(yè)機(jī)器人一、課程綜述課程的學(xué)科位置大臂擺動伺服控制腰部回轉(zhuǎn)伺服控制小臂擺動伺服控制手腕擺動伺服控制手腕回轉(zhuǎn)伺服控制末端夾持伺服控制控制計算機(jī)視覺觸覺系統(tǒng)通訊擴(kuò)展通用外設(shè)示教盒操作盒反饋一、課程綜述課程的學(xué)科位置機(jī)電一體化系統(tǒng)機(jī)械本體驅(qū)動裝置控制系統(tǒng)傳感反饋一、課程綜述課程的學(xué)科位置人體系統(tǒng)機(jī)電系統(tǒng)的類

3、比一、課程綜述課程的學(xué)科位置微機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路程序算法電工電子技術(shù)微機(jī)原理與接口控制理論計算方法第一講 緒論本講討論如下內(nèi)容：一、課程綜述二、機(jī)械領(lǐng)域常用的微機(jī)控制單元三、微機(jī)控制系統(tǒng)的組成與分類四、機(jī)電控制系統(tǒng)的基本控制方式五、對機(jī)電控制系統(tǒng)的基本要求二、機(jī)械領(lǐng)域常用的微機(jī)控制單元常用的有以下幾種：1.單片機(jī)系統(tǒng)3.可編程控制器（PLC）2.嵌入式系統(tǒng)4.總線式工業(yè)控制機(jī)5.可編程自動化控制器（PAC）大型、復(fù)雜的控制系統(tǒng)往往是各類微機(jī)控制系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合體，各類控制系統(tǒng)各取所長。它們的取舍取決于系統(tǒng)所要完成的功能以及實施成本。微型計算機(jī)高速、高性能微處理器適于嵌入式應(yīng)用的微控制器1971年

4、，INTEL 4004百度“微處理器史話”80X86 P3 P4 迅馳 酷睿 MCS-51、96 AVR PIC ARM DSP 二、機(jī)械領(lǐng)域常用的微機(jī)控制單元Neumann, John Von計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)框架振蕩器及定時電路程序存儲器數(shù)據(jù)存儲器定時器/事件計數(shù)器CPU總線擴(kuò)展控制可編程I/O可編程 串行口頻率基準(zhǔn)源中斷中斷控制并行IO口串行口計數(shù)器1.單片機(jī)系統(tǒng)二、機(jī)械領(lǐng)域常用的微機(jī)控制單元1.單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)控制系統(tǒng)的特點：1.集成度高，結(jié)構(gòu)小巧2.成本低廉3.對現(xiàn)場惡劣環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)4.系統(tǒng)裁剪靈活5.開發(fā)周期相對PLC較長，需熟悉硬件二、機(jī)械領(lǐng)域常用的微機(jī)控制單元2.嵌入式系統(tǒng)ARM、

5、DSPLinux、WinCE、PalmOS、COS、VxWorks二、機(jī)械領(lǐng)域常用的微機(jī)控制單元3.可編程控制器（PLC）Programmable Logic Controller二、機(jī)械領(lǐng)域常用的微機(jī)控制單元3.可編程控制器（PLC）Programmable Logic ControllerSB1SB224L+24MKMKMSB1SB2KM線圈24L+24M二、機(jī)械領(lǐng)域常用的微機(jī)控制單元3.可編程控制器（PLC）COMX0X1COMY0Y124L+24MSB1SB224M24L+X0X1Y0Y0梯形圖程序二、機(jī)械領(lǐng)域常用的微機(jī)控制單元3.可編程控制器（PLC）PLC控制系統(tǒng)的特點：1.可靠性

6、高，抗干擾能力強(qiáng)2.控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng)3.編程容易，易于使用4.功能完善，維護(hù)方便5.設(shè)計、施工、調(diào)試周期短6.與單片機(jī)相比較，成本高二、機(jī)械領(lǐng)域常用的微機(jī)控制單元4.總線式工業(yè)控制機(jī)STD、PC104、IPC（PCI/ISA）、cPCI、PXI高速AD卡數(shù)字IO卡運(yùn)動控制卡 CPU卡二、機(jī)械領(lǐng)域常用的微機(jī)控制單元4.總線式工業(yè)控制機(jī)數(shù)控系統(tǒng)-專用的總線式工業(yè)控制機(jī)開放式數(shù)控二、機(jī)械領(lǐng)域常用的微機(jī)控制單元4.總線式工業(yè)控制機(jī)總線式工業(yè)控制機(jī)的特點：1.系統(tǒng)集成簡單，開發(fā)周期短2.具有豐富的編程環(huán)境資源3.能組建復(fù)雜的控制系統(tǒng)4.模塊成熟，功能完善5.成本較高，對工程應(yīng)用者來說，不易形成

7、自主的核心技術(shù)二、機(jī)械領(lǐng)域常用的微機(jī)控制單元5.正在興起的可編程自動化控制器（PAC）Programmable Automation ControllerPLC功能的擴(kuò)充：1.運(yùn)算能力的提升2.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的提升3.功能更多樣化成本高、是否能完全取代PLC值得商榷第一講 緒論本講討論如下內(nèi)容：一、課程綜述二、機(jī)械領(lǐng)域常用的微機(jī)控制單元三、微機(jī)控制系統(tǒng)的組成與分類四、機(jī)電控制系統(tǒng)的基本控制方式五、對機(jī)電控制系統(tǒng)的基本要求三、微機(jī)控制系統(tǒng)的組成與分類驅(qū)動與反饋外部通道接口控制器外設(shè)1.一般的硬件組成對象微型機(jī)軟件擴(kuò)展接口接口接口接口A/DD/A開關(guān)量輸入開關(guān)量輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制對象采樣保持功率放大檢測元

8、件三、微機(jī)控制系統(tǒng)的組成與分類1.一般的硬件組成按照系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)分類：直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（ SCADA）分布式計算機(jī)控制系統(tǒng)（DCS）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）工業(yè)以太網(wǎng)（EtherNet）三、微機(jī)控制系統(tǒng)的組成與分類1.一般的硬件組成直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）三、微機(jī)控制系統(tǒng)的組成與分類1.一般的硬件組成分布式計算機(jī)控制系統(tǒng)（DCS）三、微機(jī)控制系統(tǒng)的組成與分類1.一般的硬件組成分布式計算機(jī)控制系統(tǒng)（DCS）三、微機(jī)控制系統(tǒng)的組成與分類1.一般的硬件組成現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)實質(zhì)是一種開放 的、具可互操作性的、徹底分散的分布式控制系統(tǒng)

9、三、微機(jī)控制系統(tǒng)的組成與分類1.一般的硬件組成現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）第一講 緒論本講討論如下內(nèi)容：一、課程綜述二、機(jī)械領(lǐng)域常用的微機(jī)控制單元三、微機(jī)控制系統(tǒng)的組成與分類四、機(jī)電控制系統(tǒng)的基本控制方式五、對機(jī)電控制系統(tǒng)的基本要求四、機(jī)電控制系統(tǒng)基本控制方式按照系統(tǒng)的反饋類型可分為三種：1.開環(huán)控制方式3.復(fù)合控制方式（半閉環(huán)）2.閉環(huán)控制方式AB四、機(jī)電控制系統(tǒng)基本控制方式1.開環(huán)控制方式步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動裝置進(jìn)給脈沖工作臺按擾動補(bǔ)償四、機(jī)電控制系統(tǒng)基本控制方式2.閉環(huán)控制方式伺服電機(jī)電流控制裝置位置指令工作臺速度控制裝置位置控制裝置電流反饋速度反饋位置反饋按偏差補(bǔ)償四、機(jī)電控制系統(tǒng)基本控

10、制方式2.復(fù)合（半閉環(huán)）控制方式伺服電機(jī)電流控制裝置位置指令工作臺速度控制裝置位置控制裝置電流反饋速度反饋位置反饋復(fù)合補(bǔ)償?shù)谝恢v 緒論本講討論如下內(nèi)容：一、課程綜述二、機(jī)械領(lǐng)域常用的微機(jī)控制單元三、微機(jī)控制系統(tǒng)的組成與分類四、機(jī)電控制系統(tǒng)的基本控制方式五、對機(jī)電控制系統(tǒng)的基本要求五、對機(jī)電控制系統(tǒng)基本要求控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣指標(biāo)：1.穩(wěn)定性穩(wěn)定裕度3.快速性調(diào)整時間2.精確性穩(wěn)態(tài)誤差第一講 緒論參考文獻(xiàn)1. 陳維山, 趙杰. 機(jī)電系統(tǒng)計算機(jī)控制. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社, 2001.2. 李正軍. 計算機(jī)控制系統(tǒng). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2008.3. 何克忠, 李偉. 計算機(jī)控制系統(tǒng)

11、. 北京: 清華大學(xué)出版社, 1998.4. 董景新, 趙長德. 控制工程基礎(chǔ). 北京: 清華大學(xué)出版社, 1992.5. 李廣第, 朱月秀, 王秀山. 單片機(jī)基礎(chǔ). 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社, 2001.第一講 緒論參考文獻(xiàn)6.陳維山, 趙杰. 機(jī)電系統(tǒng)計算機(jī)控制. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社, 2001.7.王錦標(biāo).計算機(jī)控制系統(tǒng).北京：清華大學(xué)出版社，2004.8.美Morris Driels 著.金愛娟,李少龍,李航天 譯.線性控制系統(tǒng)工程 北京：清華大學(xué)出版社, 2005.9.王永華, 王東云, 宋寅卯等. 現(xiàn)代電氣及可編程控制技術(shù). 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社, 2002.10.李正軍. 計算機(jī)控制系統(tǒng). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2008.第一講 緒論課程組織結(jié)構(gòu)第一講 緒論緒論（2）單片機(jī)PLC擴(kuò)展，復(fù)習(xí)，工業(yè)計算機(jī)（2）1.認(rèn)識單片機(jī)：硬件結(jié)構(gòu)（3）2.嘗試單片機(jī)：入門例子