計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課件 第一章 緒論

第一章緒論1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一般概念1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成1.3計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的類型1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一般概念1.1.1常規(guī)控制系統(tǒng)1.1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)1.1.1常規(guī)控制系統(tǒng)1、定值控制r(t)=常數(shù)，e(t)=r(t)-h，2、隨動控制r(t)為時(shí)間函數(shù)，e(t)=r(t)-h，要求y(t)實(shí)時(shí)跟蹤r(t)變化，其中r(t)根據(jù)不同控制對象、工況來確定擬合。3、控制系統(tǒng)一般組成1）被控對象（過程）2）檢測變送單元3）控制執(zhí)行單元1.1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)1、作用1）全面替代常規(guī)儀表2）組成復(fù)雜控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多種先進(jìn)控制方案3）提高控制實(shí)時(shí)性2、數(shù)字控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式1）誤差采樣2）輸出采樣附圖a.誤差采樣b.輸出采樣3、應(yīng)用發(fā)展1）初期：50－60年代集中控制特點(diǎn)：。集中式控制。危險(xiǎn)集中，可靠性低。主機(jī)系統(tǒng)龐大，機(jī)構(gòu)復(fù)雜對于安全性要求較高的工業(yè)領(lǐng)域未能推廣開。2）中期：70年代末－80年代初（局部分散控制）特點(diǎn)：單回路數(shù)字控制器、可編程控制器PLC構(gòu)成的局部分散控制型式。由于LSI和微處理器技術(shù)的迅速發(fā)展，使計(jì)算機(jī)用于過程控制成為可能，被廣泛應(yīng)用于化工、石油、冶金和電力等重要工業(yè)領(lǐng)域。3）現(xiàn)在：80年代中期－目前（綜合型分散控制TDCS）主要特點(diǎn)：?？刂品稚ⅲ恢孟鄬?，危險(xiǎn)分散，安全可靠姓高；。實(shí)時(shí)性好，經(jīng)現(xiàn)場總線（FieldBus）和DHW可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部（包括傳感器、變送器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等）的全部數(shù)字化傳輸，以及與其它LAN等局域網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字通信；。控制規(guī)律組態(tài)修改靈活方便，可實(shí)現(xiàn)先進(jìn)復(fù)雜控制算法，調(diào)節(jié)品質(zhì)高；。系統(tǒng)信息資源的共享性好。。易構(gòu)成復(fù)雜控制系統(tǒng)型式1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成1.2.1框圖組成1.2.2組成型式1.2.1框圖組成1.2.2組成型式1.3計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的類型1.3.1直接數(shù)字控制系統(tǒng)DDC（DirectDigitalControl）1.3.2數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)DAS（DataAcquisitionSystem）1.3.3監(jiān)督控制系統(tǒng)SCC（SupervisoryComputerControl）1.3.4集散控制系統(tǒng)TDCS（TotalDistributedControlSystem）1.3.1直接數(shù)字控制系統(tǒng)DDC

（DirectDigitalControl）特點(diǎn)：。完全替代模擬調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)多回路、多種控制規(guī)律的復(fù)雜控制；。不需改變系統(tǒng)的硬件和軟件，只改編組態(tài)邏輯即可方便的實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制方案；。組態(tài)、控制器參數(shù)定值可在線實(shí)時(shí)修改。設(shè)計(jì)方法：。模擬化設(shè)計(jì)方法。直接數(shù)字設(shè)計(jì)方法1.3.2數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)DAS（Data

AcquisitionSystem）特點(diǎn)：。實(shí)現(xiàn)過程參數(shù)的實(shí)時(shí)集中監(jiān)視，全面替代常規(guī)模擬顯示及記錄儀表；。過程運(yùn)行參數(shù)的數(shù)據(jù)處理，性能指標(biāo)等計(jì)算，報(bào)警打印、歷史數(shù)據(jù)的存儲記錄；。故障報(bào)警、事故追憶、事件順序記錄SOE。設(shè)備運(yùn)行專家操作指導(dǎo)。1.3.3監(jiān)督控制系統(tǒng)SCC（SupervisoryComputerControl）又稱：SPC控制1）特點(diǎn)。在線識別被控過程工藝參數(shù)，修正過程數(shù)學(xué)模型。按照描述過程數(shù)學(xué)模型和優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)J(t)自動校正控制器參數(shù)，保證系統(tǒng)控制品質(zhì)達(dá)到最優(yōu)。2）系統(tǒng)構(gòu)成形式（1）SCC＋模擬調(diào)節(jié)器（2）SCC＋DDC調(diào)節(jié)器SCC控制主要取決于過程數(shù)學(xué)模型的優(yōu)劣，即當(dāng)J(t)達(dá)到最優(yōu)時(shí)，控制品質(zhì)也達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)；反之當(dāng)J(t)找不到最優(yōu)解時(shí)，則無法實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。所以，SCC控制是一種設(shè)定值優(yōu)化目標(biāo)控制。1.3.4集散控制系統(tǒng)TDCS（TotalDistributedControlSystem）1）產(chǎn)生：70年代中期誕生世界上第一套DCS系統(tǒng)TDC-2000，于1975由美國Honeywell公司生產(chǎn)2）實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。理論基礎(chǔ)：大系統(tǒng)理論。物質(zhì)基礎(chǔ)：四C技術(shù)，即，CommunicationComputerControlCRT3）設(shè)計(jì)思想：遞階分層、水平分散4）結(jié)構(gòu)形式TDCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式5）顯著特點(diǎn)。操作管理顯示高度集中，先進(jìn)的人機(jī)聯(lián)系方式；。系統(tǒng)功能遞階分層，水平分散，危險(xiǎn)分散，可靠性高；。系統(tǒng)采用單元模塊化積木式組合方式，結(jié)構(gòu)組合靈活方便；。軟件標(biāo)準(zhǔn)化模塊化，組態(tài)修改靈活，可實(shí)現(xiàn)先進(jìn)復(fù)雜的控制算法；。完善的在線故障診斷、差錯(cuò)容錯(cuò)控制技術(shù)，冗余技術(shù)；。先進(jìn)