【正文】 將此測量值與給定值進(jìn)行比較形成偏差輸入 ， 并按照一定的控制規(guī)律產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號驅(qū)動執(zhí)行器工作 ， 執(zhí)行器產(chǎn)生的操縱變量使被控對象的被控量跟蹤趨近給定值 ， 從而實現(xiàn)自動控制穩(wěn)定生產(chǎn)的目的 。 ? 自動控制理論，計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)，現(xiàn)代控制理論，運動控制系統(tǒng)，過程控制系統(tǒng)。 ? 目的在于使學(xué)生了解和掌握以微機為核心組成的控制系統(tǒng)的硬件、軟件基礎(chǔ)知識和基本應(yīng)用技術(shù)。開課目的和任務(wù) ? 工業(yè)控制是計算機的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域，計算機控制正是為了適應(yīng)這一領(lǐng)域的需要而發(fā)展起來的一門專業(yè)技術(shù)。 ? 它主要研究如何將計算機技術(shù)和自動控制理論應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程，并設(shè)計出所需要的計算機控制系統(tǒng)。 開課目的和任務(wù) ? 本課程是自動化專業(yè)的專業(yè)主干課程之一。 自動控制 在無人直接參與的情況下 ，利用控制裝置 ， 使工作機械 、 或生產(chǎn)過程 （ 被控對象 ） 的某一個物理量 （ 被控量 ） 按預(yù)定的規(guī)律（ 給定量 ） 運行 。 這種信號傳遞形成了閉合回路 ， 所以稱此為按偏差進(jìn)行控制的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng) 。開環(huán)控制系統(tǒng)不能自動消除被控量與給定值之間的偏差，其控制性能不如閉環(huán)系統(tǒng)。本課主要討論和研究閉環(huán)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)中產(chǎn)生的誤差全部反映在被控參數(shù)上。 ★ 開環(huán)控制系統(tǒng) ：結(jié)構(gòu)比較簡單，成本較低。一般用于可以不考慮外界影響或精度要求不高的場合，如洗衣機、交通燈的控制等。因此，閉環(huán)控制 抑制干擾能力強 ，與開環(huán)控制相比， 系統(tǒng)對參數(shù)變化不敏感 ，可以選用不太精密的元件構(gòu)成較為精密的控制系統(tǒng)，獲得滿意的動態(tài)特性和控制精度。 ? 反饋控制只有在外部作用 (輸入信號或干擾 )對控制對象產(chǎn)生影響之后才能做出相應(yīng)的控制。 前饋控制能使系統(tǒng)及時感受輸入信號 ，使系統(tǒng)在偏差即將產(chǎn)生之前就注意糾正偏差。 復(fù)合控制 ？ 例 1 爐溫控制系統(tǒng) 爐溫控制系統(tǒng)方框圖 爐溫控制系統(tǒng)方框圖 方框圖中各符號的意義 元部件 方框（塊）圖 信號（物理量）及傳遞方向 中的符號 比較點 引出點 表示負(fù)反饋 例 2 函數(shù)記錄儀 函數(shù)記錄儀方框圖 水溫調(diào)節(jié)系統(tǒng) ? 水溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作原理圖 ? ? 工作原理： 溫度傳感器不斷測量交換器出口處的實際水溫 ， 并在溫度控制器中與給定溫度相比較 ， 若低于給定溫度 ， 其偏差值使蒸汽閥門開大 ， 進(jìn)入熱交換器的蒸汽量加大 ， 熱水溫度升高 ， 直至偏差為零 。 其中 ， 熱交換器 是被控對象 ， 實際熱水溫度 為被控量 ， 給定量 （ 希望溫度 ） 在控制器中設(shè)定； 冷水流量 是干擾量 。 控制系統(tǒng)的組成 (1) 被控對象 控制系統(tǒng) 測量元件 比較元件 控制裝置 放大元件 執(zhí)行機構(gòu) 校正裝置 給定元件 控制系統(tǒng)的組成 (2) 控制系統(tǒng)的分類 1. 按給定信號的形式 2. 按系統(tǒng)是否滿足疊加原理 3. 按系統(tǒng)參數(shù)是否隨時間變化 4. 按信號傳遞的形式 5. 按輸入輸出變量的多少 恒值系統(tǒng) / 隨動系統(tǒng) 線性系統(tǒng) / 非線性系統(tǒng) 定常系統(tǒng) / 時變系統(tǒng) 連續(xù)系統(tǒng) / 離散系統(tǒng) 單變量系統(tǒng) / 多變量系統(tǒng) ? ? 對控制系統(tǒng)的基本要求 ? 1. 穩(wěn)：（基本要求） ? 要求系統(tǒng)要穩(wěn)定 ? 2. 準(zhǔn)：（穩(wěn)態(tài)要求） ? 系統(tǒng)響應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)，輸出跟蹤精度要高 ? 3. 快：（動態(tài)要求） ? 系統(tǒng)階躍響應(yīng)的過渡過程要快速 第一章 計算機控制概述 本章要點 。從計算機應(yīng)用的角度出發(fā)，自動化控制工程是其重要的一個應(yīng)用領(lǐng)域；而從自動化控制工程來看，計算機技術(shù)又是一個主要的實現(xiàn)手段。下圖為 一個制藥車間的自動化生產(chǎn)流程。 ?常規(guī)儀表組成的自動控制系統(tǒng)根據(jù)不同的控制要求 ， 一般分成 閉環(huán)控制 (圖 11所示 )與 開環(huán)控制 (圖 12所示 )兩種結(jié)構(gòu)形式 。 +r e偏差計算機 D/A 執(zhí)行器 被控對象u q yA/D 測量變送器z測量值給定值控制計算機 生產(chǎn)過程控制作用操縱變量被控量圖1 3 計算機控制系統(tǒng)原理框圖 圖 13 計算機控制系統(tǒng)原理圖 ① 實時數(shù)據(jù)采集 ：對來自測量變送裝置的被控量的瞬時值進(jìn)行檢測和輸入； ②實時控制決策 ：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。 ● 實時 ：信號的輸入、處理和輸出都必須在一定的時間范圍內(nèi)完成。 ? ? （ 2） 計算機控制系統(tǒng)的監(jiān)控過程步驟 （ 3） 計算機控制系統(tǒng)的特點 ⑤ 便于實現(xiàn) 控制與管理一體化 ，使工業(yè)企業(yè)的自動化程 度進(jìn)一步提高。 選型： STD總線機、工業(yè) PC機、 8位、 16位或 32位單片機、 PLC等。 種類： 模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、開關(guān)量輸入通道、開關(guān)量輸出通道 I/O接口包括： 并行接口 8255或 8155 串行接口 8251 直接數(shù)據(jù)傳輸控制器 8237 中斷控制器 8259 定時器 /計數(shù)器 8254 A/D轉(zhuǎn)換器 ADC0809等 D/A轉(zhuǎn)換器 DAC0832等 （ 3）通用外部設(shè)備 作用： 顯示、打印、存儲、傳輸數(shù)據(jù)。 器件： 各種傳感器、變送器 （ 5）執(zhí)行機構(gòu) 作用： 根據(jù)控制信號進(jìn)行動作，如改變轉(zhuǎn)速、流量、溫度等。 （ 6）操作臺 作用： 實現(xiàn)人 機對話，進(jìn)行各種操作 組成： 功能鍵、數(shù)字鍵、開關(guān)、按鈕、 LED數(shù)碼管或 CRT顯示器。 要使計算機正確地運行解決各種問題 ， 必須為它編制軟件 。 ?軟件通常分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類；系統(tǒng)軟件一般由計算機廠家提供 ， 專門用來使用和管理計算機本身的程序；應(yīng)用軟件是用戶針對生產(chǎn)過程要求而編制的各種應(yīng)用程序 。 （ 2）過程控制計算 包括的程序有： 控制算法（ PID算法、最優(yōu)控制、串級調(diào)節(jié)、比值調(diào)節(jié)、前饋調(diào)節(jié)、系統(tǒng)辯識等）、事故處理、信息管理（信息生成與管理、文件管理、輸出、打印、顯示等）。 Editor f252。r Erfahrenen Anwender 計算機控制系統(tǒng)分類 主要知識點 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（ DAS） 操作指導(dǎo)控制系統(tǒng) (OGC) 直接數(shù)字控制系統(tǒng)（ DDC） 監(jiān)督計算機控制