微機(jī)原理 第1章 緒論

《微機(jī)原理 第1章 緒論》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、第一章計算機(jī)控制概述本章要點(diǎn)1.1自動控制系統(tǒng)的基本概念1.2計算機(jī)控制系統(tǒng)的一般構(gòu)成1.3微機(jī)控制系統(tǒng)的分類1.4計算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展1.5工業(yè)控制機(jī)的組成及特點(diǎn)1.6工業(yè)控制機(jī)的總線結(jié)構(gòu)引言計算機(jī)控制技術(shù)及工程應(yīng)用--是把計算機(jī)技術(shù)與自動化控制系統(tǒng)融為一體的一門綜合性學(xué)問，是以計算機(jī)為核心部件的過程控制系統(tǒng)和運(yùn)動控制系統(tǒng)。從計算機(jī)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(jī)技術(shù)又是一個主要的實(shí)現(xiàn)手段。本課程立足于工業(yè)自動化的領(lǐng)域，討論這種不同于普通計算機(jī)的計算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、相關(guān)技術(shù)及其工程應(yīng)用。下圖為一個制藥車間的

2、自動化生產(chǎn)流程。1.1.1控制系統(tǒng)概念計算機(jī)控制系統(tǒng)是由常規(guī)儀表控制系統(tǒng)演變而來的;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)控制與開環(huán)控制兩種結(jié)構(gòu)形式;計算機(jī)控制系統(tǒng)原理組成—用控制計算機(jī)代替圖1-1的控制器，如圖1-2所示；（1）閉環(huán)控制系統(tǒng)：被控量參與系統(tǒng)控制euqy控制器執(zhí)行器被控對象測量變送器偏差給定值控制作用操縱變量被控量測量值r+_zf干擾圖1-1(a)閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制從原理上提供了實(shí)現(xiàn)高精度控制的可能性，它對控制元件的要求比開環(huán)控制的低。但與開環(huán)控制系統(tǒng)相比，閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計比較麻煩，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，因而成本較高。閉環(huán)控制是自動控

3、制中廣泛采用的一種控制方式。當(dāng)控制精度要求較高，干擾影響較大時，一般都采用閉環(huán)控制。（2）開環(huán)控制系統(tǒng)uqy控制器執(zhí)行器被控對象給定值控制作用操縱變量被控量r(b)開環(huán)控制系統(tǒng)①開環(huán)控制：被控量(輸出)不影響系統(tǒng)控制的控制方式稱為開環(huán)控制（打出去的炮彈）當(dāng)被控對象或控制裝置受到干擾，或者在工作過程中元件特性發(fā)生變化而影響被控量時，系統(tǒng)不能進(jìn)行自動補(bǔ)償，被控制精度難以保證。但是由于結(jié)構(gòu)比較簡單，在控制精度要求不高或者元件工作特性比較穩(wěn)定而干擾又很小的場合應(yīng)用比較廣泛。（3）計算機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)原理組成計算機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)的原理組成--是把圖1-1中的控制器用控制計算機(jī)即微

4、型計算機(jī)及A/D（模/數(shù)）轉(zhuǎn)換接口與D/A（數(shù)/模）轉(zhuǎn)換接口代替，由于計算機(jī)采用的是數(shù)字信號傳遞，而一次儀表多采用模擬信號傳遞，因此需要有A/D轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量作為其輸入信號，以及D/A轉(zhuǎn)換器將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量作為其輸出信號。圖1-2計算機(jī)控制系統(tǒng)原理圖帶偏差控制作用的速度控制系統(tǒng)則可以減小或消除由各種因素所引起的轉(zhuǎn)速變化。帶偏差控制作用的速度控制系統(tǒng)原理圖隨動系統(tǒng)的原理圖（例：輪船主機(jī)轉(zhuǎn)速控制）自動控制系統(tǒng)的基本組成自動控制系統(tǒng)的類型：①恒值系統(tǒng)：給定值是恒定值（輪船主機(jī)定速控制）；②隨動系統(tǒng)：給定值(控制指令)是事先未知的時間函數(shù)的系統(tǒng)稱為隨動系統(tǒng)（

5、火炮控制）；③程序控制系統(tǒng)：控制指令已預(yù)先知道的系統(tǒng)（自動包裝線）；④自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)或鎮(zhèn)定系統(tǒng)：如前面所示的帶偏差控制作用的速度控制系統(tǒng)是根據(jù)偏差產(chǎn)生控制作用，對系統(tǒng)進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，使被控量保持恒定的（商店室溫控制）。對控制系統(tǒng)的基本要求：①穩(wěn)定性：系統(tǒng)被控量偏離給定值而振蕩時，系統(tǒng)抑制振蕩的能力；②快速性：被控量趨近希望值的快慢程度；③精確性：過渡過程結(jié)束后，被控量與希望值接近的程度。1.2計算機(jī)控制系統(tǒng)的一般構(gòu)成計算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與前面介紹的反饋控制系統(tǒng)十分相似，只是將控制器由數(shù)字控制器來實(shí)現(xiàn)，就組成了一個典型的計算機(jī)控制系統(tǒng)（火焰切割機(jī)）計算機(jī)控制系統(tǒng)的控制過程

6、包括以下四個方面：(1)實(shí)時數(shù)據(jù)采集：對被控制量的瞬時值進(jìn)行檢測，并且將采樣結(jié)果輸入到計算機(jī)；(2)實(shí)時決策：對輸入的實(shí)時給定值與被控量的數(shù)值進(jìn)行處理后，按照預(yù)先規(guī)定的控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算，稱為(實(shí)時)決策；(3)實(shí)時控制：根據(jù)實(shí)時決策結(jié)果，適時地對執(zhí)行裝置發(fā)出控制信號；(4)信息管理：結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制策略，實(shí)現(xiàn)信息共享和管理（例如：數(shù)據(jù)庫技術(shù)）。測、算、控、管實(shí)時滿足實(shí)時性：指信號的輸入、計算和輸出都要在一定的時間(采樣間隔)內(nèi)完成。實(shí)時控制：計算機(jī)能夠在工藝要求的時間范圍內(nèi)及時對被控參數(shù)進(jìn)行測量、計算和控制輸出。在線在線方式：生產(chǎn)過程與計算機(jī)直接相接并受控于計算機(jī)

7、，也稱為聯(lián)機(jī)方式；離線方式：生產(chǎn)過程不與計算機(jī)相接且不受控于計算機(jī)，而靠人聯(lián)系并實(shí)施操作，也稱為脫機(jī)方式；實(shí)時控制系統(tǒng)必定是在線系統(tǒng)計算機(jī)控制的優(yōu)點(diǎn)：(1)可以消除常規(guī)模擬調(diào)節(jié)器的許多難以克服的缺點(diǎn)，如不存在模擬調(diào)節(jié)器的漂移問題，參數(shù)整定范圍寬，可以數(shù)字濾波等；(2)使用靈活，便于實(shí)現(xiàn)特殊的控制規(guī)律，如修改部分程序就能改變調(diào)節(jié)規(guī)律，而無需改變硬件設(shè)備，甚至可以在線改變控制方案。因而可以在不增加硬件設(shè)備的情況下逐步提高控制水平。(3)具有增加控制回路而不會顯著地增加費(fèi)用的特點(diǎn)，還可實(shí)現(xiàn)打印、制表、報警、顯示等附加功能。計算機(jī)控制系統(tǒng)的組成計算機(jī)系統(tǒng)硬件：過程相關(guān)設(shè)