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1、国家级精品课程国家级精品课程计算机控制技术计算机控制技术第第1 1讲讲第第1 1章章 绪论（一）绪论（一）第第1 1章章 绪论（一）绪论（一） 0.1 0.1 课程信息课程信息 0.2 0.2 自动化科技与社会进步自动化科技与社会进步 1.1 1.1 计算机控制系统概述计算机控制系统概述 1.2 1.2 计算机控制系统的典型形式计算机控制系统的典型形式0.1 课程信息课程信息 主讲教师：主讲教师： 于海生于海生 教授教授 Office Room: 自动化楼自动化楼306室室Lab Room: 自动化楼自动化楼214室室Tel.: 85953690E-mail: yhsh_ 课程网站课程网站：
2、http:/ 或或 校园网主页，点击校园网主页，点击教学平台教学平台，再点击，再点击精品课程精品课程 计算机控制技术计算机控制技术：是自动化专业主干专业课程，：是自动化专业主干专业课程，是国家级精品课程。是国家级精品课程。2.2.前续基础课程前续基础课程1.1.课程的性质课程的性质. .程序设计技术（汇编、程序设计技术（汇编、C/C+C/C+、VCVC、VBVB）. .自动控制理论（经典自动控制理论（经典/ /现代）现代）. .过程检测及仪表过程检测及仪表. .微机原理（单片机）与接口技术微机原理（单片机）与接口技术课程要求与说明课程要求与说明0.1 0.1 课程信息课程信息3.教材教材 国家
3、级国家级“十二五十二五”规划教材规划教材 高等院校信息技术规划教材高等院校信息技术规划教材 高等教育面向二十一世纪教材高等教育面向二十一世纪教材 于海生于海生 等编著，微型计算机控制技术等编著，微型计算机控制技术(第第2版版)，清华大学出，清华大学出版社版社4.参考书参考书 (1)国家级国家级“十一五十一五”规划教材规划教材 于海生于海生 等编著，计算机控制技术，机械工业出版社等编著，计算机控制技术，机械工业出版社 (2)谢剑英，微型计算机控制技术，国防工业出版社谢剑英，微型计算机控制技术，国防工业出版社 (3)何克忠，计算机控制系统，清华大学出版社何克忠，计算机控制系统，清华大学出版社 (4
4、)王锦标，计算机控制系统，清华大学出版社王锦标，计算机控制系统，清华大学出版社 0.1 课程信息课程信息0.1 课程信息课程信息本课程组编著出版的教材本课程组编著出版的教材5.5.指定的课后阅读参考期刊杂志指定的课后阅读参考期刊杂志0.1 0.1 课程信息课程信息理论类期刊理论类期刊技术类期刊技术类期刊自动化学报自动化学报电气自动化电气自动化中国电机工程学报中国电机工程学报自动化仪表自动化仪表电工技术学报电工技术学报电气传动电气传动控制理论与应用控制理论与应用控制工程控制工程控制与决策控制与决策机器人技术与应用机器人技术与应用信息与控制信息与控制测控技术测控技术机器人机器人电力电子技术电力电子
5、技术模式识别与人工智能模式识别与人工智能传感技术学报传感技术学报6.6.主要教学内容主要教学内容本课程共本课程共4848学时（讲课学时（讲课4040学时学时, ,实验实验8 8学时）学时）。第第1 1章章 绪论绪论第第2 2章章 输入输出接口与过程通道输入输出接口与过程通道第第3 3章章 数字控制技术数字控制技术第第4 4章章 常规及复杂控制技术常规及复杂控制技术第第5 5章章 现代控制技术现代控制技术（本科生不学）（本科生不学）第第6 6章章 应用程序设计与实现技术应用程序设计与实现技术第第7 7章章 人机接口技术与监控组态软件人机接口技术与监控组态软件第第8 8章章 分布式测控网络技术分布
6、式测控网络技术第第9 9章章 计算机控制系统设计与实现计算机控制系统设计与实现0.1 0.1 课程信息课程信息7.7.讨论课要求讨论课要求 （1 1）本学期在课程最后，有）本学期在课程最后，有2 2讲是讨论课。讲是讨论课。 （2 2）讨论课内容可以是与本课程相关的大学生）讨论课内容可以是与本课程相关的大学生创新训练项目、实验室开放项目、参加科研训练项创新训练项目、实验室开放项目、参加科研训练项目、第二课堂的设计制作项目、自选项目等。目、第二课堂的设计制作项目、自选项目等。 （3 3）全班同学分成）全班同学分成6 6组，每组设一个组长，配备组，每组设一个组长，配备指导教师（课程组老师）。课后报分
7、组结果。指导教师（课程组老师）。课后报分组结果。 （4 4）项目答辩。每组由组长代表本组汇报所做）项目答辩。每组由组长代表本组汇报所做工作（工作（1010分钟分钟PPTPPT），课程组老师提问，小组回答。），课程组老师提问，小组回答。 （5 5）答辩结果作为平时成绩一部分。）答辩结果作为平时成绩一部分。0.1 0.1 课程信息课程信息8.8.选一名课代表选一名课代表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。自动化是人类文明进步和社会现代化的标志。 自动化是关于一切自动化是关于一切人造系统人造系统自动、智能、自主、高效自动、智能、自主、高效和安全运行的科学与技
8、术。和安全运行的科学与技术。 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0.2 0.2 自动化科技与社会进步自动化科技与社会进步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0.2 0.2 自动化科技与社会进步自动化科技与社会进步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
9、太空进行探索0.2 0.2 自动化科技与社会进步自动化科技与社会进步 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0.2 0.2 自动化科技与社会进步自动化科技与社会进步1.1 1.1 计算机控制系统概述计算机控制系统概述1.1.1 1.1.1 自动控制系统自动控制系统 自动控制：就是在没有人直接参与的情况下，通过控制自动控制：就是在没有人直接参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。器使生产过程自动地按照预定的规律运行。 自动控制系统原理框图如下：自动控制系统原理框图如下：典型的工业生产过程：典型的工业生产过程： 连续过程（连续过程（Continuous pro
10、cessContinuous process） 产品是流体产品是流体 离散过程（离散过程（Discrete processDiscrete process） 产品是固体、按件计量产品是固体、按件计量 批量过程（批量过程（Batch processBatch process） 连续、离散间歇性交替连续、离散间歇性交替1.1.2 1.1.2 计算机控制系统计算机控制系统 计算机控制系统：计算机控制系统：就是利用计算机就是利用计算机( (通常称为工业控制计通常称为工业控制计算机，简称工业控制机算机，简称工业控制机) )来实现生产过程自动控制的系统。来实现生产过程自动控制的系统。 1.1 1.1 计算
11、机控制系统概述计算机控制系统概述1.1.计算机控制系统的工作原理计算机控制系统的工作原理 计算机控制系统的工作原理：计算机控制系统的工作原理： 实实时时数数据据采采集集：对对来来自自测测量量变变送送装装置置的的被被控控量量的的瞬时值进行检测和输入。瞬时值进行检测和输入。 实实时时控控制制决决策策：对对采采集集到到的的被被控控量量进进行行分分析析和和处处理理，并并按按已已定定的的控控制制规规律律，决决定定将将要要采采取取的的控控制制行行为为。 实时控制输出实时控制输出：根据控制决策，适时地对执行机：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。构发出控制信号，完成控制任务。 1.1
12、1.1 计算机控制系统概述计算机控制系统概述2.2.在线方式和离线方式在线方式和离线方式 在线方式（在线方式（on-lineon-line）: : 生产过程和计算机直接连接，生产过程和计算机直接连接，生产过程和计算机直接连接，生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式。并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式。并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式。并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式。 离线方式离线方式(off-line):(off-line): 生产过程不和计算机相连，生产过程不和计算机相连，生产过程不和计算机相连，生产过程不和计算机相连，且不受计算机
13、控制，而是靠人进行联系并做相应操作的且不受计算机控制，而是靠人进行联系并做相应操作的且不受计算机控制，而是靠人进行联系并做相应操作的且不受计算机控制，而是靠人进行联系并做相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。方式称为离线方式或脱机方式。方式称为离线方式或脱机方式。方式称为离线方式或脱机方式。1.1 1.1 计算机控制系统概述计算机控制系统概述3. 3. 实时的含义实时的含义 实时实时实时实时(real-time)(real-time)(real-time)(real-time)： 指信号的输入、计算和输出都要指信号的输入、计算和输出都要指信号的输入、计算和输出都要指信号的输入、计算和输出都要在
14、一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足在一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足在一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足在一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的够快的速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的够快的速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的够快的速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制也就失去了意义。时机，控制也就失去了意义。时机，控制也就失去了意义。时机，控制也就失去了意义。 这个时间范围的大小与被控对象关系非常紧密，不同这个时间范围的大小与被控对象关系非常紧密，不同这个
15、时间范围的大小与被控对象关系非常紧密，不同这个时间范围的大小与被控对象关系非常紧密，不同的被控对象，对时间范围的要求不同。的被控对象，对时间范围的要求不同。的被控对象，对时间范围的要求不同。的被控对象，对时间范围的要求不同。1.1 1.1 计算机控制系统概述计算机控制系统概述 一个在线的系统不一定是一个实时系统，但一个实时一个在线的系统不一定是一个实时系统，但一个实时一个在线的系统不一定是一个实时系统，但一个实时一个在线的系统不一定是一个实时系统，但一个实时控制系统必定是在线系统。控制系统必定是在线系统。控制系统必定是在线系统。控制系统必定是在线系统。 1.1.3 1.1.3 计算机控制系统的
16、组成计算机控制系统的组成 计算机控制系统由计算机计算机控制系统由计算机( (工业控制机工业控制机) )和生产过程两大部分组成。和生产过程两大部分组成。 1.1 1.1 计算机控制系统概述计算机控制系统概述工业控制机工业控制机包括硬件和软件；包括硬件和软件； 生产过程生产过程包括被控对象、测量变送、包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置。执行机构、电气开关等装置。 1.1.4 1.1.4 常用的计算机控制系统主机常用的计算机控制系统主机 1. 1. 可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC） 2. 2. 工控机（工控机（IPCIPC） 3. 3. 嵌入式系统（嵌入式系统（MPUMPU、单片机、单片机、DSPDSP、SOCSOC） 4. 4. 智能调节器智能调节器 5. 5. 其它类型主机其它类型主机1.1 1.1 计算机控制系统概述计算机控制系统概述1.2 1.2 计算机控制系统的典型型式计算机控制系统的典型型式1.2.1 1.2.1 操作指导控制系统操作指导控制系统 优点：结构简单，控制灵活和安全。优点：结构简单，控制灵活和安全。缺点：要由人工操作，开环结构，控制的实时性
