第1章(温)PPT资料.ppt

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件设计方法，以及其间的结合问题。

从工程实际出发，在设计方法，即实验技从工程实际出发，在设计方法，即实验技术、操作运行、系统调试等方面进行训练，术、操作运行、系统调试等方面进行训练，为毕业设计及将来的实际工作奠定基础。

为毕业设计及将来的实际工作奠定基础。

（一）课程性质

（一）课程性质

（二）教学目的

（二）教学目的通过学习，对微型机在过程控制、智能通过学习，对微型机在过程控制、智能化仪器方面的应用有比较全的了解，为以化仪器方面的应用有比较全的了解，为以后的工作和毕业设计打下基础。

后的工作和毕业设计打下基础。

（三）教学内容（三）教学内容第第1章章微型计算机控制系统概述微型计算机控制系统概述第第2章章输入输出接口及过程通道输入输出接口及过程通道第第3章章常用控制程序设计常用控制程序设计第第4章章过程控制数据处理方法过程控制数据处理方法第第5章章数字数字PID及其算法及其算法第第6章章直接数字控制及其算法直接数字控制及其算法第第7章章模糊控制技术概述模糊控制技术概述第第8章章微型机控制系统设计微型机控制系统设计（四）教学时数（四）教学时数本课程共本课程共3.5学分，学分，其中理论教学课时其中理论教学课时46学时，学时，实验教学课时实验教学课时10学时。

学时。

（五）前序课程（五）前序课程模拟电路模拟电路数字电路数字电路单片机原理及应用单片机原理及应用计算机接口技术计算机接口技术汇编语言汇编语言教材：

计算机控制技术、系统计算机控制技术、系统-是把计算机技术与自控制是把计算机技术与自控制系统融为一体的一门综合性学问，是以计算机为核系统融为一体的一门综合性学问，是以计算机为核心部件的过程控制系统和运动控制系统。

心部件的过程控制系统和运动控制系统。

从计算机应用的角度出发，自动化控制工程是其重从计算机应用的角度出发，自动化控制工程是其重要的一个应用领域；

而从自动化控制工程来看，计要的一个应用领域；

而从自动化控制工程来看，计算机技术又是一个主要的实现手段。

算机技术又是一个主要的实现手段。

没有微型计算机的仪器不能称为先进的仪器，没有没有微型计算机的仪器不能称为先进的仪器，没有微型计算机的控制系统不能称其为现代控制系统。

微型计算机的控制系统不能称其为现代控制系统。

第第1章章微型计算机控制系统概述微型计算机控制系统概述第第1章章微型计算机控制系统概述微型计算机控制系统概述例：

制药车间的自动化生产流水线例：

制药车间的自动化生产流水线本课程立足于本课程立足于工业自动化工业自动化领域，讨论这种不同于普通计算机领域，讨论这种不同于普通计算机的计算机控制系统的结构组成、相关技术及其工程应用的计算机控制系统的结构组成、相关技术及其工程应用。

汽车自动焊接生产线汽车自动焊接生产线自动化是人类文明进步和社会现代化的标志。

自动化自动化是人类文明进步和社会现代化的标志。

自动化是关于一切是关于一切人造系统人造系统自动、智能、自主、高效和安全运行自动、智能、自主、高效和安全运行的科学与技术。

的科学与技术。

计算机控制技术计算机控制技术是实现自动化的主要方法和手段。

是实现自动化的主要方法和手段。

自动搬运机器人自动搬运机器人注塑机注塑机机器人足球比赛机器人足球比赛自动立体仓库自动立体仓库计算机集成制造系统计算机集成制造系统美国第一台火星探测器美国第一台火星探测器SojournerSojourner在火星表面软着陆在火星表面软着陆（1996）（1996）旅行者旅行者VoyagerVoyager一号，二号走出太阳系，对茫茫太空进行探索一号，二号走出太阳系，对茫茫太空进行探索中国航天载人飞船中国航天载人飞船中国运载火箭中国运载火箭0.10.1控制系统概念控制系统概念计计算算机机控控制制系系统统是是由由常常规规仪仪表表控控制制系系统统演演变变而而来的来的;

常常规规仪仪表表组组成成的的自自动动控控制制系系统统根根据据不不同同的的控控制制要要求求，一一般般分分成成闭闭环环控控制制（图图1-1a1-1a所所示示）与与开开环环控制控制（图图1-1b1-1b所示所示）两种结构形式两种结构形式;

计计算算机机控控制制系系统统原原理理组组成成用用控控制制计计算算机机代代替替图图1-11-1的控制器，如图的控制器，如图1-21-2所示；

所示；

第第1章章微型计算机控制系统概述微型计算机控制系统概述

（1）闭环控制系统闭闭环环控控制制系系统统-闭闭环环控控制制系系统统中中，测测量量变变送送器器对对被被控控对对象象进进行行检检测测，把把被被控控量量如如温温度度、压压力力等等物物理理量量转转换换成成电电信信号号再再反反馈馈到到控控制制器器中中，控控制制器器将将此此测测量量值值与与给给定定值值进进行行比比较较形形成成偏偏差差输输入入，并并按按照照一一定定的的控控制制规规律律产产生生相相应应的的控控制制信信号号驱驱动动执执行行器器工工作作，执执行行器器产产生生的的操操纵纵变变量量使使被被控控对对象象的的被被控控量量跟跟踪踪趋趋近近给给定定值值，从从而而实实现现自自动动控控制制稳稳定定生生产产的的目目的的。

这这种种信信号号传传递递形形成成了了闭闭合回路，所以称此为按偏差进行控制的闭环反馈控制系统。

合回路，所以称此为按偏差进行控制的闭环反馈控制系统。

euqy控制器控制器执行器执行器被控对象被控对象测量变送器测量变送器偏差偏差给定值给定值控制作用控制作用操纵变量操纵变量被控量被控量测量值测量值r+_zf干扰干扰图图1-1（a）闭环控制系统闭环控制系统第第1章章微型计算机控制系统概述微型计算机控制系统概述

（2）开环控制系统开环控制系统开环控制系统-不同于闭环系统，它不需要被不同于闭环系统，它不需要被控对象的测量反馈信号，控制器直接根据给定值驱动控对象的测量反馈信号，控制器直接根据给定值驱动执行器去控制被控对象，所以这种信号的传递是单方执行器去控制被控对象，所以这种信号的传递是单方向的。

环控制系统不能自动消除被控量与给定值之间向的。

环控制系统不能自动消除被控量与给定值之间的偏差，其控制性能不如闭环系统。

的偏差，其控制性能不如闭环系统。

uqy控制器控制器执行器执行器被控对象被控对象给定值给定值控制作用控制作用操纵变量操纵变量被控量被控量r（b）（b）开环控制系统开环控制系统第第1章章微型计算机控制系统概述微型计算机控制系统概述（3）计算机闭环控制系统原理组成计算机闭环控制系统的原理组成计算机闭环控制系统的原理组成-是把图是把图1-11-1中的控制中的控制器用控制计算机即微型计算机及器用控制计算机即微型计算机及A/DA/D（模（模/数）转换接口与数）转换接口与D/AD/A（数（数/模）转换接口代替，由于计算机采用的是数字信号模）转换接口代替，由于计算机采用的是数字信号传递，而一次仪表多采用模拟信号传递，因此需要有传递，而一次仪表多采用模拟信号传递，因此需要有A/DA/D转换转换器将模拟量转换为数字量作为其输入信号，以及器将模拟量转换为数字量作为其输入信号，以及D/AD/A转换器将转换器将数字量转换为模拟量作为其输出信号。

数字量转换为模拟量作为其输出信号。

图图1-2计算机控制系统原理图计算机控制系统原理图（4）计算机控制系统的监控过程步骤a.a.实时数据采集实时数据采集-对来自测量变送器的被控量的对来自测量变送器的被控量的瞬时值进行采集和输入瞬时值进行采集和输入；

b.b.实时数据处理实时数据处理-对采集到的被控量进行分析、对采集到的被控量进行分析、比较和处理，按一定的控制规比较和处理，按一定的控制规律运算，进行控制决策；

律运算，进行控制决策；

c.c.实时输出控制实时输出控制-根据控制决策，适时地对执行根据控制决策，适时地对执行器发出控制信号，完成监控任器发出控制信号，完成监控任务；

务；

第第1章章微型计算机控制系统概述微型计算机控制系统概述0.20.2微型计算机控制系统研究的内容及特点微型计算机控制系统研究的内容及特点研究的内容：

研究的内容：

主要研究控制理论、计算机技术（软、硬件技术）、网络通信技术主要研究控制理论、计算机技术（软、硬件技术）、网络通信技术、测量、测量技术、信号处理技术技术、信号处理技术等在微机控制中的应用、以及微机的控制方法及其应用。

等在微机控制中的应用、以及微机的控制方法及其应用。

主要的特点：

11）理论性强）理论性强：

应用各种控制理论、信号处理理论等：

应用各种控制理论、信号处理理论等22）综合性强）综合性强：

应用有控制理论、计算机硬件技术、编程技术、网络技术：

应用有控制理论、计算机硬件技术、编程技术、网络技术、测量、测量技术、信号处理技术技术、信号处理技术、电子技术等、电子技术等33）实践性强）实践性强：

所有设计、计算必须要反复进行实验；

在实践中积累了大量的经：

在实践中积累了大量的经验方法、经验数据等验方法、经验数据等44）理论与实践相结合）理论与实践相结合55）实用性强）实用性强66）应用广泛等）应用广泛等第第11章章微型计算机控制系统概述微型计算机控制系统概述0.30.3计算机控制系统发展计算机控制系统发展11、近、近3030年计算机发展迅速年计算机发展迅速微机、单片机，从微机、单片机，从88位机到位机到3232位、位、6464位机，主频从几兆到几位机，主频从几兆到几千兆，集成度达数千万只晶体管，可靠性提高、体积小、功耗低。

千兆，集成度达数千万只晶体管，可靠性提高、体积小、功耗低。

22、计算机控制系统发展迅速、计算机控制系统发展迅速应用机型：

应用机型：

单板机、单片机、单板机、单片机、STDSTD总线工控机、工业总线工控机、工业PCPC机机控制方式：

控制方式：

从单机控制到集散控制、现场总线网络控制从单机控制到集散控制、现场总线网络控制应用范围：

应用范围：

从大型企业到一般企业从大型企业到一般企业控制对象：

控制对象：

从生产过程到检测设备一般的仪器仪表从生产过程到检测设备一般的仪器仪表第第11章章微型计算机控制系统概述微型计算机控制系统概述0.40.4计算机控制系统学习方法计算机控制系统学习方法11、抓住计算机引入控制系统后，带来的特殊问题及处理方法：

、抓住计算机引入控制系统后，带来的特殊问题及处理方法：

aa、信号的连续、离散问题。

、信号的连续、离散问题。

bb、系统有模拟与数字之分。

、系统有模拟与数字之分。

cc、设计方法有经典与直接两种。

、设计方法有经典与直接两种。

22、计算机控制系统以工程数学、控制理论、计算机技术、自、计算机控制系统以工程数学、控制理论、计算机技术、自动化仪表为基础，与过程控制、电力拖动控制系统密切相动化仪表为基础，与过程控制、电力拖动控制系统密切相关，技术性、综合性、实践性强。

关，技术性、综合性、实践性强。

aa、注意各门课程的衔接、关系问题。

、注意各门课程的衔接、关系问题。

bb、认真对待作业。

、认真对待作业。

cc、尽可能多的读参考书。

、尽可能多的读参考书。

第第11章章微型计算机控制系统概述微型计算机控制系统概述本章主要内容本章主要内容1.11.1微型计算机控制系统组成微型计算机控制系统组成1.21.2微型计算机控制系统分类微型计算机控制系统分类1.31.3微型计算机控制系统发展概况及趋势微型计算机控制系统发展概况及趋势1.11.1微型计算机控制系统组成微型计算机控制系统组成微型计算机控制系统主要包