計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述

1、第十章第十章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述目錄目錄10.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成10.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)特點(diǎn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)特點(diǎn)10.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)10.4計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式10.5計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展方式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展方式第十章第十章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們?cè)絹?lái)越多地利用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)，近幾年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)，檢測(cè)與傳感技術(shù)，CRT顯示技術(shù)，通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等給計(jì)算機(jī)控制技術(shù)帶來(lái)了巨大的變革。人們利用這種技術(shù)可以完成常規(guī)控制技術(shù)無(wú)法完成的任務(wù)，達(dá)到常規(guī)控

2、制技術(shù)無(wú)法達(dá)到的性能指標(biāo)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，高級(jí)控制策略，現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)水平必將大大提高。采用計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，不僅在工業(yè)、交通、農(nóng)業(yè)、軍事等部門得到了廣泛應(yīng)用，而且在經(jīng)濟(jì)管理等領(lǐng)域得到應(yīng)用。與常規(guī)模擬控制系統(tǒng)相比，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)具有許多的有點(diǎn)。計(jì)算機(jī)參與控制，對(duì)控制系統(tǒng)的性能、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及控制理論等多方面都產(chǎn)生了極為深刻的影響。第十章第十章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述10.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（Computer Control System，CCS）就是以計(jì)算機(jī)為中心，同時(shí)借助一些輔助部件，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制的

3、系統(tǒng)。這里的計(jì)算機(jī)通常指數(shù)字計(jì)算機(jī)，可以有各種規(guī)模，如從微型到大型的通用或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)。輔助部件主要指輸入輸出接口、檢測(cè)裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。部件與被控對(duì)象的聯(lián)系以及部件之間的聯(lián)系，可以是有線方式，如通過(guò)電纜的模擬信號(hào)或數(shù)字型號(hào)進(jìn)行聯(lián)系；也可以是無(wú)線方式，如用紅外線、微波、無(wú)線電波、光波等進(jìn)行聯(lián)系。第十章第十章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖10.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)特點(diǎn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)特點(diǎn)相對(duì)于連續(xù)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、信號(hào)特征以及工作方式等方面都具有一些特點(diǎn)，現(xiàn)將主要特點(diǎn)歸納如下：1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2.信號(hào)形式上的特點(diǎn)3系統(tǒng)工作方式的特點(diǎn)第十章第十章 計(jì)

4、算機(jī)控制系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述10.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相對(duì)于常規(guī)模擬控制系統(tǒng)有以下這些優(yōu)點(diǎn)：（1）容易實(shí)現(xiàn)高級(jí)復(fù)雜的控制方法。（2）性價(jià)比較高。（3）靈活性強(qiáng)。（4）可靠性高。（5）易于監(jiān)控。10.4計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)所采用的形式與它所控制的生產(chǎn)過(guò)程的復(fù)雜程度密切相關(guān)，不同的被控對(duì)象和不同的要求，應(yīng)有不同的控制方案。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)大致可分為以下幾種典型形式。第十章第十章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述1.操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)該控制系統(tǒng)屬于開環(huán)控制結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)根據(jù)一定的控制算法（數(shù)學(xué)模型），依賴測(cè)量元件測(cè)得的

5、信號(hào)數(shù)據(jù)，計(jì)算出供操作人員選擇的最優(yōu)操作條件及操作方案。操作人員根據(jù)計(jì)算機(jī)的輸出信息，如CRT顯示圖形或數(shù)據(jù)、打印機(jī)輸出等去改變調(diào)節(jié)器的給定值或直接操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)。2.直接數(shù)字控制系統(tǒng)第十章第十章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述直接數(shù)字控制（Direct Digital Control，簡(jiǎn)稱DDC）系統(tǒng)的構(gòu)成如圖所示。計(jì)算機(jī)首先通過(guò)模擬量輸入通道（AI）和開關(guān)量輸入通道（DI）實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，然后按照一定的控制規(guī)律進(jìn)行計(jì)算，最后發(fā)出控制信息，并通過(guò)模擬量輸出通道（AO）和開關(guān)量輸出通道（DO）直接控制生產(chǎn)過(guò)程。DDC系統(tǒng)屬于計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中最普遍的一種應(yīng)用方式。直

6、接數(shù)字控制系統(tǒng)控制框圖第十章第十章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述3.監(jiān)督控制系統(tǒng)監(jiān)督控制SCC（Supervisory Computer Control）中，計(jì)算機(jī)根據(jù)原始工藝信息和其它參數(shù)，按照描述生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)學(xué)模型或其他方法，自動(dòng)地改變模擬調(diào)節(jié)器或者以直接數(shù)字控制方式工作的微型機(jī)中的給定值，從而使生產(chǎn)過(guò)程始終處于最優(yōu)工況（如保持高質(zhì)量、高效率、低消耗、低成本等等）。從這個(gè)角度說(shuō)，它的作用是改變給定值，所以又稱設(shè)定值控制SPC（Set Point Control）。監(jiān)督控制系統(tǒng)有兩種不同的結(jié)構(gòu)形式監(jiān)督控制系統(tǒng)的兩種結(jié)構(gòu)形式（a）SCC+模擬調(diào)節(jié)器系統(tǒng) （b）SCC+DDC系統(tǒng)第十章第

7、十章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述4.分散型控制系統(tǒng)分散型控制系統(tǒng)（Distribute Control SystemDSC），采用分散控制、集中操作、分級(jí)管理、分而自治和綜合協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)原則，把系統(tǒng)從上到下分為分散過(guò)程控制級(jí)、集中操作監(jiān)督級(jí)、綜合信息管理級(jí)，形成分級(jí)分布式控制，其結(jié)構(gòu)如圖所示。DCS結(jié)構(gòu)示意圖第十章第十章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述5.現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（Fieldbus Control SystemFCS）是新一代分布式控制結(jié)構(gòu)。80年代發(fā)展起來(lái)的DCS，其結(jié)構(gòu)模式為：“操作站控制站現(xiàn)場(chǎng)儀表”三層結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)成本較高，而且各廠商的DCS有各自的標(biāo)

8、準(zhǔn)，不能互聯(lián)。FCS與DCS不同，它的結(jié)構(gòu)模式為：“工作站現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表”二層結(jié)構(gòu)，F(xiàn)CS用二層結(jié)構(gòu)完成了DCS中的三層結(jié)構(gòu)功能，降低了成本，提高了可靠性，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一后，可實(shí)現(xiàn)真正的開放式互聯(lián)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。第十章第十章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述10.5計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展方式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展方式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是自動(dòng)控制理論與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)包括多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、微電子技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展都勢(shì)必會(huì)促進(jìn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)向前發(fā)展。計(jì)算機(jī)本身可從大型機(jī)發(fā)展成小型機(jī)、微型機(jī)，可靠性得到提高，成本也降低很多。目前，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要向智能化、網(wǎng)絡(luò)化。集成化反面發(fā)展。第十章第十章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述1.智能化人工智能技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展使自動(dòng)控制向高層次的智能控制發(fā)展變?yōu)榭赡?。智能控制是用?jì)算機(jī)模擬人類的智能，無(wú)需人的干預(yù)就能夠自主地驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器并實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的過(guò)程。幾年來(lái)，學(xué)習(xí)控制、模糊控制、人工智能網(wǎng)絡(luò)等智能控制方法為智能化自動(dòng)控制的發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)。2.網(wǎng)絡(luò)化以現(xiàn)場(chǎng)總線等先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)越來(lái)越受到人們的