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1、第十章 计算机控制系统概述,目录 10.1 计算机控制系统组成 10.2 计算机控制系统特点 10.3计算机控制系统的优点 10.4计算机控制系统的典型形式 10.5计算机控制系统的发展方式,第十章 计算机控制系统概述,随着科学技术的进步，人们越来越多地利用计算机来实现控制系统，近几年来，计算机技术，自动控制技术，检测与传感技术，CRT显示技术，通信与网络技术等给计算机控制技术带来了巨大的变革。人们利用这种技术可以完成常规控制技术无法完成的任务，达到常规控制技术无法达到的性能指标。随着计算机技术，高级控制策略，现场总线智能仪表和网络技术的发展，计算机控制技术水平必将大大提高。采用计算机对系统进
2、行控制，不仅在工业、交通、农业、军事等部门得到了广泛应用，而且在经济管理等领域得到应用。与常规模拟控制系统相比，计算机控制系统具有许多的有点。计算机参与控制，对控制系统的性能、系统的结构以及控制理论等多方面都产生了极为深刻的影响。,第十章 计算机控制系统概述,10.1 计算机控制系统组成 计算机控制系统（Computer Control System，CCS）就是以计算机为中心，同时借助一些辅助部件，对被控对象进行控制的系统。这里的计算机通常指数字计算机，可以有各种规模，如从微型到大型的通用或专用计算机。辅助部件主要指输入输出接口、检测装置和执行机构等。部件与被控对象的联系以及部件之间的联系，
3、可以是有线方式，如通过电缆的模拟信号或数字型号进行联系；也可以是无线方式，如用红外线、微波、无线电波、光波等进行联系。,第十章 计算机控制系统概述,计算机控制系统基本结构图 10.2 计算机控制系统特点 相对于连续控制系统来说，计算机控制系统在系统结构、信号特征以及工作方式等方面都具有一些特点，现将主要特点归纳如下： 1.系统结构特点 2.信号形式上的特点 3系统工作方式的特点,第十章 计算机控制系统概述,10.3计算机控制系统的优点 计算机控制系统相对于常规模拟控制系统有以下这些优点： （1）容易实现高级复杂的控制方法。 （2）性价比较高。 （3）灵活性强。 （4）可靠性高。 （5）易于监控
4、。 10.4计算机控制系统的典型形式 计算机控制系统所采用的形式与它所控制的生产过程的复杂程度密切相关，不同的被控对象和不同的要求，应有不同的控制方案。计算机控制系统大致可分为以下几种典型形式。,第十章 计算机控制系统概述,1.操作指导控制系统 该控制系统属于开环控制结构。计算机根据一定的控制算法（数学模型），依赖测量元件测得的信号数据，计算出供操作人员选择的最优操作条件及操作方案。操作人员根据计算机的输出信息，如CRT显示图形或数据、打印机输出等去改变调节器的给定值或直接操作执行机构。 2.直接数字控制系统,第十章 计算机控制系统概述,直接数字控制（Direct Digital Contro
5、l，简称DDC）系统的构成如图所示。计算机首先通过模拟量输入通道（AI）和开关量输入通道（DI）实时采集数据，然后按照一定的控制规律进行计算，最后发出控制信息，并通过模拟量输出通道（AO）和开关量输出通道（DO）直接控制生产过程。DDC系统属于计算机闭环控制系统，是计算机在工业生产过程中最普遍的一种应用方式。 直接数字控制系统控制框图,第十章 计算机控制系统概述,3.监督控制系统 监督控制SCC（Supervisory Computer Control）中，计算机根据原始工艺信息和其它参数，按照描述生产过程的数学模型或其他方法，自动地改变模拟调节器或者以直接数字控制方式工作的微型机中的给定值，
6、从而使生产过程始终处于最优工况（如保持高质量、高效率、低消耗、低成本等等）。从这个角度说，它的作用是改变给定值，所以又称设定值控制SPC（Set Point Control）。监督控制系统有两种不同的结构形式 监督控制系统的两种结构形式 （a）SCC+模拟调节器系统 （b）SCC+DDC系统,第十章 计算机控制系统概述,4.分散型控制系统 分散型控制系统（Distribute Control SystemDSC），采用分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调的设计原则，把系统从上到下分为分散过程控制级、集中操作监督级、综合信息管理级，形成分级分布式控制，其结构如图所示。 DCS结构示意
7、图,第十章 计算机控制系统概述,5.现场总线控制系统 现场总线控制系统（Fieldbus Control SystemFCS）是新一代分布式控制结构。80年代发展起来的DCS，其结构模式为：“操作站控制站现场仪表”三层结构，系统成本较高，而且各厂商的DCS有各自的标准，不能互联。FCS与DCS不同，它的结构模式为：“工作站现场总线智能仪表”二层结构，FCS用二层结构完成了DCS中的三层结构功能，降低了成本，提高了可靠性，国际标准统一后，可实现真正的开放式互联系统结构。,第十章 计算机控制系统概述,10.5计算机控制系统的发展方式 计算机控制系统是自动控制理论与计算机技术相结合的产物，计算机相关
8、技术包括多媒体技术、人工智能技术、网络通信技术、微电子技术、虚拟现实技术等技术的发展都势必会促进计算机控制系统向前发展。计算机本身可从大型机发展成小型机、微型机，可靠性得到提高，成本也降低很多。目前，计算机控制系统主要向智能化、网络化。集成化反面发展。,第十章 计算机控制系统概述,1.智能化 人工智能技术的出现和发展使自动控制向高层次的智能控制发展变为可能。智能控制是用计算机模拟人类的智能，无需人的干预就能够自主地驱动智能机器并实现其目标的过程。几年来，学习控制、模糊控制、人工智能网络等智能控制方法为智能化自动控制的发展提供了理论基础。 2.网络化 以现场总线等先进网络通信技术为基础的现场总线控制系统越来越受到人们的青睐，将成为今后微型计算机控制系统发展的主要方向，并最终取代传统的分布式控制系统。 3.集成化 基于制造技术、信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术的计算机集成制造技术是多种技术的综合与信息的集成，这种综合自动化系统是信息时代企业自动化发展的总方向，有非常广阔的应用前景。,
