计算机控制系统第二版课件教学课件 ppt 作者 王慧 主编第一章_概述

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1、2019/7/10,第一章 绪 论,1,第一章 绪论 Introduction,Department of Control Science &Engineering, Zhejiang University,2019/7/10,第一章 绪 论,2,Outline,课程简介及教学安排 计算机控制系统的一般概念 计算机控制系统的分类 计算机控制系统的设计与实现 计算机控制系统的发展概况与趋势,2019/7/10,第一章 绪 论,3,学习“计算机控制系统与软件”的必要性,原因 计算机控制系统目前应用非常广泛（小到CD player、disk driver, 大到航空航天领域，无处不在） 课程性质 力

2、争成为理论联系实际的一门带有研究性质的专业课 目的 培养综合运用各种知识与技术的能力 培养分析问题、解决问题的能力,2019/7/10,第一章 绪 论,4,DC-motor,photo diodes,radial arm,Optical Pick-up Unit,Tracking：跟踪 Searching：搜索 Focusing：调焦,计算机控制系统举例,CD Player,二极管,2019/7/10,第一章 绪 论,5,NovAtel DGPS Ground Station,LabWindows GUI,Silicon Graphics PC,Ground Monitoring System

3、,WaveLan Accesspoint,WaveLAN Pioneer mobile rotot Pitching deck landing pad,ethernet,ethernet,Wireless ethernet,Wireless ethernet,Wireless ethernet,UAV-unmanned aerial vehicle),Landing Deck,Ground Mobile Robots,小型无人飞机（空中机器人）,2019/7/10,第一章 绪 论,6,小型无人飞机（空中机器人）,Navigation computer,GPS Antenna,Boeing DQ

4、I-NP on fluid mounting,Length: 1.4m Width: 0.39m Height: 0.47m Weight: 9.4 kg Engine Output: 2.8 bhp Rotor Diameter: 1.5m Flight time: 15 min System operation time: 30 min,Wireless Modem,Radio Receiver,GPS Card,2019/7/10,第一章 绪 论,7,小型无人飞机（空中机器人） -2004年11月第一届中国空中机器人大赛_西安,2019/7/10,第一章 绪 论,8,小型无人飞机（空中机

5、器人） -2004年11月第一届中国空中机器人大赛_西安,2019/7/10,第一章 绪 论,9,2019/7/10,第一章 绪 论,10,2019/7/10,第一章 绪 论,11,Engineering Control Problem,Physical problem,Mathematics model,Theory,abstract,reasoning,Implement problem,application,2019/7/10,第一章 绪 论,12,本课程所涵盖的相关基础知识(1),2019/7/10,第一章 绪 论,13,本课程所涵盖的相关基础知识(2),2019/7/10,第一章

6、绪 论,14,本课程主要内容,绪论及计算机控制基础 输入输出接口技术 数据通信技术 计算机网络技术 计算机控制策略及实现 控制系统软件与数据库技术 计算机控制系统的设计与实施，以及实例 计算机综合自动化系统,2019/7/10,第一章 绪 论,15,本课程拟采用的教学方法,课堂教学与同学研究性学习相结合,部分章节内容考虑由同学查阅资料、结合小课题综述、分析、设计、仿真、讨论、汇报交流 倡导讨论, 鼓励质疑 有教材，但不拘泥于教材 提倡主动地学习，扩大知识面,由教师提供一些引导，广泛阅读参考书籍与参考文献，包括上网查阅资料，灵活多样地学习方式 作业与考试采用灵活多样的方式 最终成绩的计算：平时（

7、30%）笔试（30%）小课题（40%）,2019/7/10,第一章 绪 论,16,本课程的要求,实事求是的学习态度 具有创新意识与挑战精神 在浩如烟海的信息中保持清醒的头脑 注意到专业课与基础课的学习方法有很大不同 问题 20世纪与21世纪的最大区别？,2019/7/10,第一章 绪 论,17,本课程的参考书目,English Gene F. Franklin, J. David Powell and Michael L.Workman，Digital Control of Dynamic Systems，清华大学出版社和培生教育出版集团联合出版 Karl. Astrom, Bjorn Wit

8、tenmark ，Computer-Controlled Systems Theory and Design ，英文版：Tsinghua University Press, Prentice Hall, 2002, 1）；中文版：北京：电子工业出版社 Gene F.Franklin, J.David Powell, Abbas Emami-Naeini. Feedback Control of Dynamic Systems（Fourth Edition) Chinese 动态系统的反馈控制 (第四版) ；朱齐丹等译, 电子工业出版社,2019/7/10,第一章 绪 论,18,本课程的参考书目

9、,http:/www.ifac.org/ http:/www.ifac-control.org/ http:/www.cds.caltech.edu/murray/cdspanel A magazine: IEEE Control System Magazine （美）理查德 M.穆拉里编著，陈虹、马彦译，信息爆炸时代的控制，北京：科学出版社 .,2019/7/10,第一章 绪 论,19,第一节 Unit 1,计算机控制系统的一般概念 Introduction of Computer Control System,2019/7/10,第一章 绪 论,20,本节主要内容,计算机控制系统的概述 计

10、算机控制系统的组成 计算机控制系统的经济效益,2019/7/10,第一章 绪 论,21,直观的计算机控制系统图片,2019/7/10,第一章 绪 论,22,Fig 4,以太网与异步传输模式,2019/7/10,第一章 绪 论,23,实验 装置-1,水处理生产线装置,2019/7/10,第一章 绪 论,24,实验装置-2,填料塔换热装置,2019/7/10,第一章 绪 论,25,实验装置-3,加热反应器 开环不稳 定的对象,2019/7/10,第一章 绪 论,26,概 述,按偏差e进行控制，目的是减少或消除偏差。,常规控制系统的工作原理,2019/7/10,第一章 绪 论,27,概 述,计算机控

11、制系统的工作原理,2019/7/10,第一章 绪 论,28,计算机控制系统的工作方式 在线形式与离线形式 实时性 计算机在控制系统中的主要作用 进行实时数据处理 对生产过程实施实时控制 对生产过程进行监督与管理,概 述,2019/7/10,第一章 绪 论,29,计算机控制系统的主要优点 组成方式灵活 能实现复杂的控制规律 获取更大的经济效益 为实现企业综合自动化打下了良好的基础,概 述,2019/7/10,第一章 绪 论,30,计算机控制系统的组成及作用,计算机控制系统的组成示意图,2019/7/10,第一章 绪 论,31,经济效益,可计算效益部分 增加产量或可处理量 改善产品的质量 降低能源

12、消耗与原料消耗, 减少成本 提高设备的利用率, 维修要求降低 节省劳动力 投资的回收周期：12年或几个月,2019/7/10,第一章 绪 论,32,不可计算效益部分 企业的知名度和操作人员的整体素质得到提高 操作人员的安全得到更有效的保障 生产和管理的有关信息能及时获得并加以利用 对工况改变的适应性增强 能及时地预报与较好地处理过程与设备的事故 减少对环境产生的污染,经济效益,2019/7/10,第一章 绪 论,33,第二节 Unit 2,计算机控制系统的分类 Classification of Computer Control System,2019/7/10,第一章 绪 论,34,本节主要

13、内容,计算机巡回检测和操作指导系统 计算机直接数字控制系统 计算机监督控制系统 计算机集散控制系统 现场总线控制系统 工业过程计算机集成制造系统（流程CIMS）,2019/7/10,第一章 绪 论,35,计算机巡回检测和操作指导系统,计算机控制系统的分类,2019/7/10,第一章 绪 论,36,计算机直接数字控制（DDC）系统,计算机控制系统的分类,2019/7/10,第一章 绪 论,37,计算机监督控制（SCC）系统,计算机控制系统的分类,2019/7/10,第一章 绪 论,38,计算机控制系统的分类,计算机集散控制系统（DCS）,2019/7/10,第一章 绪 论,39,过程（流程）工业

14、自动化中的DCS,在连续型工业中，主要对系统的温度，压力、流量、液位（料位）、成分和物性等六大参数进行控制的工业，称之为过程（流程）工业 。,过程（流程）工业包括电力、石油化工、化工、造纸、冶金、制药、轻工等在国民经济中举足轻重的许多工业。,2019/7/10,第一章 绪 论,40,过程工业自动化中的DCS,2019/7/10,第一章 绪 论,41,计算机控制系统的分类,现场总线控制系统,工作站 现场智能仪表-智能电磁流量计,工作站 现场智能仪表-变送器智能部件,2019/7/10,第一章 绪 论,42,计算机集成制造系统(CIMS),计算机集成制造系统是在自动化技术、计算机技术及制造技术的基

15、础上，通过计算机及其软件，将制造工厂全部生产活动（设计、制造及经营管理，包括市场调研、生产决策、生产计划、生产管理、产品开发、产品设计、加工制造以及销售经营等）与整个生产过程有关的物料流与信息流实现高度统一的综合化管理，构成一个优化的完整的生产系统。,2019/7/10,第一章 绪 论,43,计算机集成制造系统(CIMS /CIPS),2019/7/10,第一章 绪 论,44,2019/7/10,第一章 绪 论,45,计算机控制系统的分类,根据计算机的硬件不同分类 基于单片机的简单系统 基于IPC 基于PLC 基于各种类型DCS 基于现场总线仪表的FCS,2019/7/10,第一章 绪 论,4

16、6,第三节 Unit 3,计算机控制系统的设计与实现 Design and Implementation of Computer Control System,2019/7/10,第一章 绪 论,47,本节主要内容,设计计算机控制系统的一般步骤 计算机控制系统的分析和设计方法,2019/7/10,第一章 绪 论,48,计算机控制系统的设计与实现,设计计算机控制系统的一般步骤 总体设计 建立数学模型 控制系统综合 计算机硬件与控制系统工程化设计 计算机软件设计 系统仿真、调试与完善 建立整个系统的技术文档,2019/7/10,第一章 绪 论,49,计算机控制系统的设计与实现,计算机控制系统分析和设计的方法 基于连续系统进行分析与设计 按连续控制器设计离散化性能指标？ OK N 基于离散系统进行分析与设计 连续数学模型离散化设计离散的控制器性能？ OK N,2019/7/10,第