計算機控制技術(shù)課件 第一章 緒論

第一章緒論1.1計算機控制系統(tǒng)的一般概念1.2計算機控制系統(tǒng)的組成1.3計算機監(jiān)控系統(tǒng)的類型1.1計算機控制系統(tǒng)的一般概念1.1.1常規(guī)控制系統(tǒng)1.1.2計算機控制系統(tǒng)1.1.1常規(guī)控制系統(tǒng)1、定值控制r(t)=常數(shù)，e(t)=r(t)-h，2、隨動控制r(t)為時間函數(shù)，e(t)=r(t)-h，要求y(t)實時跟蹤r(t)變化，其中r(t)根據(jù)不同控制對象、工況來確定擬合。3、控制系統(tǒng)一般組成1）被控對象（過程）2）檢測變送單元3）控制執(zhí)行單元1.1.2計算機控制系統(tǒng)1、作用1）全面替代常規(guī)儀表2）組成復(fù)雜控制系統(tǒng)，實現(xiàn)多種先進控制方案3）提高控制實時性2、數(shù)字控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式1）誤差采樣2）輸出采樣附圖a.誤差采樣b.輸出采樣3、應(yīng)用發(fā)展1）初期：50－60年代集中控制特點：。集中式控制。危險集中，可靠性低。主機系統(tǒng)龐大，機構(gòu)復(fù)雜對于安全性要求較高的工業(yè)領(lǐng)域未能推廣開。2）中期：70年代末－80年代初（局部分散控制）特點：單回路數(shù)字控制器、可編程控制器PLC構(gòu)成的局部分散控制型式。由于LSI和微處理器技術(shù)的迅速發(fā)展，使計算機用于過程控制成為可能，被廣泛應(yīng)用于化工、石油、冶金和電力等重要工業(yè)領(lǐng)域。3）現(xiàn)在：80年代中期－目前（綜合型分散控制TDCS）主要特點：?？刂品稚ⅲ恢孟鄬?，危險分散，安全可靠姓高；。實時性好，經(jīng)現(xiàn)場總線（FieldBus）和DHW可實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部（包括傳感器、變送器和執(zhí)行機構(gòu)等）的全部數(shù)字化傳輸，以及與其它LAN等局域網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字通信；?？刂埔?guī)律組態(tài)修改靈活方便，可實現(xiàn)先進復(fù)雜控制算法，調(diào)節(jié)品質(zhì)高；。系統(tǒng)信息資源的共享性好。。易構(gòu)成復(fù)雜控制系統(tǒng)型式1.2計算機控制系統(tǒng)的組成1.2.1框圖組成1.2.2組成型式1.2.1框圖組成1.2.2組成型式1.3計算機監(jiān)控系統(tǒng)的類型1.3.1直接數(shù)字控制系統(tǒng)DDC（DirectDigitalControl）1.3.2數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)DAS（DataAcquisitionSystem）1.3.3監(jiān)督控制系統(tǒng)SCC（SupervisoryComputerControl）1.3.4集散控制系統(tǒng)TDCS（TotalDistributedControlSystem）1.3.1直接數(shù)字控制系統(tǒng)DDC

（DirectDigitalControl）特點：。完全替代模擬調(diào)節(jié)器實現(xiàn)多回路、多種控制規(guī)律的復(fù)雜控制；。不需改變系統(tǒng)的硬件和軟件，只改編組態(tài)邏輯即可方便的實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制方案；。組態(tài)、控制器參數(shù)定值可在線實時修改。設(shè)計方法：。模擬化設(shè)計方法。直接數(shù)字設(shè)計方法1.3.2數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)DAS（Data

AcquisitionSystem）特點：。實現(xiàn)過程參數(shù)的實時集中監(jiān)視，全面替代常規(guī)模擬顯示及記錄儀表；。過程運行參數(shù)的數(shù)據(jù)處理，性能指標(biāo)等計算，報警打印、歷史數(shù)據(jù)的存儲記錄；。故障報警、事故追憶、事件順序記錄SOE。設(shè)備運行專家操作指導(dǎo)。1.3.3監(jiān)督控制系統(tǒng)SCC（SupervisoryComputerControl）又稱：SPC控制1）特點。在線識別被控過程工藝參數(shù)，修正過程數(shù)學(xué)模型。按照描述過程數(shù)學(xué)模型和優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)J(t)自動校正控制器參數(shù)，保證系統(tǒng)控制品質(zhì)達到最優(yōu)。2）系統(tǒng)構(gòu)成形式（1）SCC＋模擬調(diào)節(jié)器（2）SCC＋DDC調(diào)節(jié)器SCC控制主要取決于過程數(shù)學(xué)模型的優(yōu)劣，即當(dāng)J(t)達到最優(yōu)時，控制品質(zhì)也達到最優(yōu)狀態(tài)；反之當(dāng)J(t)找不到最優(yōu)解時，則無法實現(xiàn)最優(yōu)控制。所以，SCC控制是一種設(shè)定值優(yōu)化目標(biāo)控制。1.3.4集散控制系統(tǒng)TDCS（TotalDistributedControlSystem）1）產(chǎn)生：70年代中期誕生世界上第一套DCS系統(tǒng)TDC-2000，于1975由美國Honeywell公司生產(chǎn)2）實現(xiàn)的基礎(chǔ)。理論基礎(chǔ)：大系統(tǒng)理論。物質(zhì)基礎(chǔ)：四C技術(shù)，即，CommunicationComputerControlCRT3）設(shè)計思想：遞階分層、水平分散4）結(jié)構(gòu)形式TDCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式5）顯著特點。操作管理顯示高度集中，先進的人機聯(lián)系方式；。系統(tǒng)功能遞階分層，水平分散，危險分散，可靠性高；。系統(tǒng)采用單元模塊化積木式組合方式，結(jié)構(gòu)組合靈活方便；。軟件標(biāo)準(zhǔn)化模塊化，組態(tài)修改靈活，可實現(xiàn)先進復(fù)雜的控制算法；。完善的在線故障診斷、差錯容錯控制技術(shù)，冗余技術(shù)；。先進