微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)（第2版）課件：微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述

微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述01微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概念020304典型工業(yè)受控對(duì)象及其微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)0506實(shí)用計(jì)算機(jī)控制設(shè)備介紹計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢(shì)微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概念微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式典型工業(yè)受控對(duì)象及其微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)用計(jì)算機(jī)控制設(shè)備介紹計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢(shì)微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概念

微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)“微型機(jī)”、“微機(jī)”，俗稱(chēng)“電腦”。由微型計(jì)算機(jī)配以相應(yīng)的外圍設(shè)備（如打印機(jī)）及其他專(zhuān)用電路、電源、面板、機(jī)架以及足夠的軟件構(gòu)成的系統(tǒng)叫做微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(MicrocomputerSystem)。把微型計(jì)算機(jī)集成在一個(gè)芯片上即構(gòu)成單片微型計(jì)算機(jī)(SingleChipMicrocomputer)。自1981年美國(guó)IBM公司推出第一代微型計(jì)算機(jī)IBM-PC以來(lái)，微型機(jī)以其執(zhí)行結(jié)果精確、處理速度快捷、性?xún)r(jià)比高、輕便小巧等特點(diǎn)迅速進(jìn)入社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，包括在自動(dòng)控制領(lǐng)域也得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。微型計(jì)算機(jī)在自動(dòng)控制中的基本應(yīng)用就是直接參與控制，承擔(dān)控制系統(tǒng)中控制器的任務(wù)，從而形成微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，又常稱(chēng)為數(shù)字控制。微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)通常采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。本書(shū)中的計(jì)算機(jī)，若不特別指明，一般為微型計(jì)算機(jī)。微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物?？刂评碚撎貏e是現(xiàn)代控制理論的發(fā)展給自動(dòng)控制系統(tǒng)增添了理論工具，而計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為新型控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)以及高性能控制系統(tǒng)的構(gòu)造提供了物質(zhì)手段。兩者的結(jié)合極大地提高了生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度和系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)，微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在各領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)踐中所提煉出來(lái)的一系列理論與工程上的問(wèn)題，又進(jìn)一步促進(jìn)了控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。

微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概念微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，不但是國(guó)防、航空航天等高精尖學(xué)科必不可少的組成部分，而且在現(xiàn)代化的工、農(nóng)、醫(yī)等領(lǐng)域也發(fā)揮著非常重要的作用。例如，通信衛(wèi)星的姿態(tài)控制、電氣傳動(dòng)裝置的控制，以及工業(yè)機(jī)器人（如圖1-1）、智能溫室（如圖1-2）、數(shù)控機(jī)床和醫(yī)療設(shè)備的控制等等。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、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)水平必將大大提高。工業(yè)機(jī)器人智能溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式

工業(yè)生產(chǎn)中的自動(dòng)控制系統(tǒng)隨控制對(duì)象、控制算法和采用的控制器結(jié)構(gòu)的不同而有所差別。其結(jié)構(gòu)形式一般分為閉環(huán)系統(tǒng)和開(kāi)環(huán)系統(tǒng)兩種圖(a)中，系統(tǒng)通過(guò)測(cè)量傳感器對(duì)被控對(duì)象的被控參數(shù)（如溫度、壓力、流量、液位、位置及速度等物理量）進(jìn)行測(cè)量，再由變送單元將這些量變換成一定形式的電信號(hào)，反饋給控制器。控制器將反饋信號(hào)對(duì)應(yīng)的工程量與系統(tǒng)給定的設(shè)定值工程量比較，并依據(jù)比較的誤差產(chǎn)生控制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作，使被控參數(shù)的值與給定值保持一致。圖(a)即控制系統(tǒng)的閉環(huán)負(fù)反饋結(jié)構(gòu)形式，它是自動(dòng)控制的基本形式。圖(b)是控制系統(tǒng)的另一種結(jié)構(gòu)形式，即開(kāi)環(huán)控制形式，它與閉環(huán)形式的控制系統(tǒng)的區(qū)別在于：它不需要控制對(duì)象的反饋信號(hào)，是直接根據(jù)給定信號(hào)去控制被控對(duì)象工作的。這種系統(tǒng)本質(zhì)上不會(huì)自動(dòng)消除被控參數(shù)與給定值的誤差，其控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但控制精度和抑制干擾的性能都比較差，一般僅用于可以不考慮外界影響，或慣性小，或精度要求不高的一些場(chǎng)合。微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)基本框圖

自動(dòng)控制系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，控制器是最重要的部分，決定控制系統(tǒng)的性能和應(yīng)用范圍。如果把上圖中的控制器用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)代替，就構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其基本框圖如圖所示。微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上，與一般自動(dòng)控制系統(tǒng)一樣，同樣分為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)兩種。

控制系統(tǒng)中引進(jìn)計(jì)算機(jī)，就可以充分運(yùn)用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算、邏輯判斷和記憶等功能。只要運(yùn)用微處理器的各種指令，就能編出符合某種控制規(guī)律的程序。微處理器執(zhí)行該程序，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)被控參數(shù)的控制。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)處理的輸入和輸出信號(hào)都只能是數(shù)字信號(hào)。因此，需要有將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的模／數(shù)(A／D)轉(zhuǎn)換器，以及將數(shù)字控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬輸出信號(hào)的數(shù)／模(D／A)轉(zhuǎn)換器。在線、離線、實(shí)時(shí)系統(tǒng)的概念

微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，生產(chǎn)過(guò)程和計(jì)算機(jī)直接連接并受計(jì)算機(jī)控制，這樣的方式稱(chēng)“在線方式”或“聯(lián)機(jī)方式”。如生產(chǎn)過(guò)程不和計(jì)算機(jī)相連，不受計(jì)算機(jī)直接控制，而是靠人進(jìn)行聯(lián)系并作相應(yīng)操作的方式，稱(chēng)為“離線方式”或“脫機(jī)方式”。

如果計(jì)算機(jī)能夠在工藝要求的時(shí)間范圍內(nèi)及時(shí)對(duì)被控參數(shù)進(jìn)行測(cè)量、計(jì)算和控制輸出，則稱(chēng)為實(shí)時(shí)控制。實(shí)時(shí)的概念不能脫離具體過(guò)程，一個(gè)在線的系統(tǒng)不一定是一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)，但一個(gè)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)必定是在線系統(tǒng)。

微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概念微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式典型工業(yè)受控對(duì)象及其微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)用計(jì)算機(jī)控制設(shè)備介紹計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢(shì)微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成典型微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成可用下圖示意，它可分為硬件和軟件兩大部分。微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硬件

熱電偶運(yùn)行操作臺(tái)示例計(jì)算機(jī)主機(jī)輸入輸出通道傳感器、變送器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)I/O接口人機(jī)聯(lián)系設(shè)備通用外圍設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通信接口微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟件

應(yīng)用軟件數(shù)據(jù)采集程序?yàn)V波程序管理程序生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控程序控制量計(jì)算程序系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)語(yǔ)言加工系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)……診斷系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)軟件

微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件只是控制系統(tǒng)的“軀體”，還必須要有相應(yīng)的軟件才能構(gòu)成完整的控制系統(tǒng)。軟件是指能夠完成各種功能的微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的程序系統(tǒng)。它是系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)作都是在軟件的協(xié)調(diào)指揮下進(jìn)行工作的。從功能區(qū)分，軟件可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。

系統(tǒng)軟件是指為提高計(jì)算機(jī)使用效率，擴(kuò)大功能，為用戶使用、維護(hù)和管理計(jì)算機(jī)提供方便的程序的總稱(chēng)。系統(tǒng)軟件具有一定的通用性，一般由計(jì)算機(jī)制造廠商提供，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員只要掌握其使用方法。……

應(yīng)用軟件是設(shè)計(jì)人員根據(jù)要解決的某一具體生產(chǎn)過(guò)程而編寫(xiě)的各種控制和管理程序。應(yīng)用軟件的編寫(xiě)涉及生產(chǎn)工藝、控制理論、控制設(shè)備等相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)，一般由設(shè)計(jì)人員自行編制或根據(jù)具體情況在商品化軟件的基礎(chǔ)上自行組態(tài)。應(yīng)用軟件的優(yōu)劣，對(duì)控制系統(tǒng)的功能和性能有著很大的影響。微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概念微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式典型工業(yè)受控對(duì)象及其微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)用計(jì)算機(jī)控制設(shè)備介紹計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢(shì)微型計(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)象和不同的控制要求，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：

操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)直接數(shù)字控制系統(tǒng)

監(jiān)督控制系統(tǒng)

集散控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)

操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1-8所示。該系統(tǒng)不僅具有數(shù)據(jù)采集和處理的功能，而且能夠?yàn)椴僮魅藛T提供反映生產(chǎn)過(guò)程工況的各種數(shù)據(jù)，并相應(yīng)地給出操作指導(dǎo)信息，供操作人員參考。

該控制系統(tǒng)屬于開(kāi)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(lài)測(cè)量元件測(cè)得的信號(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)。操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制靈活和安全。缺點(diǎn)是要由人工操作，速度受到限制，不能控制多個(gè)對(duì)象。

直接數(shù)字控制系統(tǒng)

直接數(shù)字控制

(DirectDigitalControl，簡(jiǎn)稱(chēng)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(kāi)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）和數(shù)字量輸出通道（DO）直接控制生產(chǎn)過(guò)程。DDC系統(tǒng)屬于微型計(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。由于DDC系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)直接承擔(dān)控制任務(wù)，所以要求實(shí)時(shí)性好、可靠性高和適應(yīng)性強(qiáng)。為了充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的利用率，一臺(tái)計(jì)算機(jī)通常要控制幾個(gè)或幾十個(gè)回路，那就要合理地設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件，使之不失時(shí)機(jī)地完成所有功能。

監(jiān)督控制系統(tǒng)

(1)SCC加上模擬調(diào)節(jié)器的控制系統(tǒng)該系統(tǒng)是由微型機(jī)系統(tǒng)對(duì)各物理量進(jìn)行巡回檢測(cè)，并按一定的數(shù)學(xué)模型，對(duì)生產(chǎn)工況進(jìn)行分析、計(jì)算后得出控制對(duì)象各參數(shù)最優(yōu)給定值，送給調(diào)節(jié)器，使工況保持在最優(yōu)狀態(tài)。當(dāng)SCC微型機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可由模擬調(diào)節(jié)器獨(dú)立完成操作。(a)SCC+模擬調(diào)節(jié)器系統(tǒng)(b)SCC+DDC系統(tǒng)

(2)SCC加上DDC的分級(jí)控制系統(tǒng)

SCC可采用高檔微型機(jī)，它與DDC之間通過(guò)接口進(jìn)行信息聯(lián)系。SCC微型機(jī)可完成工段、車(chē)間高一級(jí)的最優(yōu)化分析和計(jì)算，并給出最優(yōu)給定值，送給DDC級(jí)執(zhí)行過(guò)程控制。當(dāng)DDC級(jí)微型機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可由SCC微型機(jī)完成DDC的控制功能。集散控制系統(tǒng)

集散控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem—DCS），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)控級(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?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FieldbusControlSystem—FCS）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：“操作站一控制站一現(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)準(zhǔn)，不能互聯(lián)。FCS與DCS不同，它的結(jié)構(gòu)模式為：“工作站一現(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。FCS的體系結(jié)構(gòu)如圖所示，它由三層網(wǎng)絡(luò)組成。最下一層為低速現(xiàn)場(chǎng)總線FieldbusH1連成的控制網(wǎng)絡(luò)CNET，中間一層為高速現(xiàn)場(chǎng)總線FieldbusH2連成的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)SNET，最上一層為普通商用管理網(wǎng)絡(luò)MNET。微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概念微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式典型工業(yè)受控對(duì)象及其微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)用計(jì)算機(jī)控制設(shè)備介紹計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢(shì)典型工業(yè)受控對(duì)象及其微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)受控對(duì)象運(yùn)動(dòng)控制過(guò)程控制運(yùn)動(dòng)控制通常是指在復(fù)雜條件下，將預(yù)定的控制方案、規(guī)劃指令轉(zhuǎn)變成期望的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)使被控機(jī)械運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)精確的位置控制、速度控制、加速度控制、轉(zhuǎn)矩或力的控制，以及這些被控機(jī)械量的綜合控制。目前，電力電子技術(shù)的進(jìn)步、微機(jī)技術(shù)的應(yīng)用和新型控制策略的出現(xiàn)，正改變著運(yùn)動(dòng)控制的面貌。典型的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)有機(jī)器人、運(yùn)輸機(jī)械及數(shù)控機(jī)床等。用微型計(jì)算機(jī)對(duì)溫度、壓力、流量、液位、速度等過(guò)程參數(shù)進(jìn)行測(cè)量與控制的系統(tǒng)稱(chēng)為微型計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)。微型計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)

如圖所示，介紹了工業(yè)爐計(jì)算機(jī)控制的典型情況，其燃料為燃料油或者煤氣。該系統(tǒng)的控制參數(shù)為燃料和空氣的比值、爐溫、爐膛壓力、爐子的熱效率等。為了保證燃料在爐膛內(nèi)正常燃燒，必須保持燃料和空氣的比值恒定，以防止空氣太多時(shí)，過(guò)剩空氣帶走大量熱量；同時(shí)防止當(dāng)空氣太少時(shí)，由于燃料燃燒不完全而產(chǎn)生一氧化碳和碳黑。為了保持所需的爐溫，將測(cè)得的爐溫送入數(shù)字計(jì)算機(jī)計(jì)算，進(jìn)而控制燃料和空氣閥門(mén)的開(kāi)度。為了保持爐膛壓力恒定，避免在壓力過(guò)低時(shí)從爐墻的縫隙處吸入大量過(guò)剩空氣，或在壓力過(guò)高時(shí)大量燃料通過(guò)縫隙逸出爐外，該系統(tǒng)還采用了壓力控制回路。測(cè)得的爐膛壓力送入計(jì)算機(jī)，進(jìn)而控制煙道出口擋板的開(kāi)度。為了提高爐子的熱效率，系統(tǒng)還需對(duì)爐子排出的廢氣進(jìn)行分析，一般是用氧化鋯傳感器測(cè)量煙氣中的微量氧，通過(guò)計(jì)算而得出其熱效率，并用以指導(dǎo)燃燒調(diào)節(jié)。微型計(jì)算機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)

一個(gè)完整的以電力為動(dòng)力，以位置控制為目的的計(jì)算機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。電能通過(guò)電動(dòng)機(jī)提供原始的運(yùn)動(dòng)，是機(jī)械系統(tǒng)能產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的根源。不同的電動(dòng)機(jī)為了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，一般需要通過(guò)基于電力電子技術(shù)的驅(qū)動(dòng)器，將控制器發(fā)出的命令信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)的有效驅(qū)動(dòng)電流。反饋裝置利用傳感器及其信號(hào)處理電路，從運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中提取運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息，這些信息可提供給控制器，為控制器的控制策略提供依據(jù)。機(jī)械系統(tǒng)及其工作對(duì)象是電動(dòng)機(jī)的負(fù)載。作為電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，它們不僅包括機(jī)械系統(tǒng)的工作部分，也包括機(jī)械系統(tǒng)中的機(jī)械傳動(dòng)鏈。這些機(jī)械裝置由于其力學(xué)特性對(duì)系統(tǒng)的影響，在對(duì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行的完整的系統(tǒng)分析中是不可忽略的組成部分?？刂破靼凑掌谕臋C(jī)械運(yùn)動(dòng)向電動(dòng)機(jī)的實(shí)際動(dòng)作發(fā)出指令，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)一般通過(guò)它形成閉環(huán)，在它的控制下，整個(gè)系統(tǒng)按照一定的性能指標(biāo)實(shí)現(xiàn)期望運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)控制器的控制目標(biāo)取決于處于上級(jí)地位的操作者提供的指令，這些指令在恒速系統(tǒng)中是速度給定，在伺服系統(tǒng)中可以是速度時(shí)間曲線，也可以是一條定位指令或一條運(yùn)動(dòng)軌跡。上級(jí)操作者可以是人，但更多的是某種可稱(chēng)之為主控制器的智能裝置，如工業(yè)PC機(jī)等。微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概念微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式典型工業(yè)受控對(duì)象及其微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)用計(jì)算機(jī)控制設(shè)備介紹計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢(shì)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的主要類(lèi)別主要類(lèi)別PLCIPC即基于PC總線的工業(yè)電腦。IPC有以下特點(diǎn)?？煽啃裕汗I(yè)PC能夠工作在粉塵、煙霧、高/低溫、潮濕、震動(dòng)和腐蝕環(huán)境，具有快速診斷和可維護(hù)性，其MTTR一般為5min，MTTF一般為10萬(wàn)小時(shí)以上，而普通PC的MTTF僅為10000～15000小時(shí)。實(shí)時(shí)性：工業(yè)PC對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測(cè)與控制，對(duì)工作狀況的變化給予快速響應(yīng)，并及時(shí)進(jìn)行采集和輸出調(diào)節(jié)，能遇險(xiǎn)自復(fù)位，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。擴(kuò)充性：工業(yè)PC由于采用底板+CPU卡結(jié)構(gòu)，因而具有很強(qiáng)的輸入輸出功能，最多可擴(kuò)充20個(gè)板卡，能與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種外設(shè)、板卡等相連，以完成各種任務(wù)。兼容性：能同時(shí)利用ISA、PCI及PICMG資源，并支持各種操作系統(tǒng)，多種語(yǔ)言匯編，多任務(wù)操作系統(tǒng)。

PLC中文全稱(chēng)為可編程邏輯控制器，是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來(lái)控制各種類(lèi)型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊踢壿嬁刂破魇怯?jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合而開(kāi)發(fā)的一種適用工業(yè)環(huán)境的新型通用自動(dòng)控制裝置，是作為傳統(tǒng)繼電器的替換產(chǎn)品而出現(xiàn)的。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，可編程控制器更多地具有了計(jì)算機(jī)的功能，不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，還具有了數(shù)據(jù)處理、通信、網(wǎng)絡(luò)等功能。由于它可通過(guò)軟件來(lái)改變控制過(guò)程，而且具有體積小、組裝維護(hù)方便、編程簡(jiǎn)單、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，大大推進(jìn)了機(jī)電一體化的進(jìn)程。主要計(jì)算機(jī)控制設(shè)備生產(chǎn)廠商

作為計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員，應(yīng)及時(shí)了解當(dāng)前國(guó)內(nèi)外主要計(jì)算機(jī)控制設(shè)備的生產(chǎn)廠商及其產(chǎn)品，以便熟練選用，構(gòu)成滿足設(shè)計(jì)要求的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。1．美國(guó)霍尼威爾（HONEYWELL）公司霍尼威爾公司是一家國(guó)際性從事自控產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)的公司，該公司成立于一八八五年，目前已超過(guò)百年歷史。其在自動(dòng)控制領(lǐng)域的主要產(chǎn)品有通用多回路控制器如UMC800、HC900、集散控制系統(tǒng)如TDC3000、SCAN3000NT/S9000以及各種傳感器、電動(dòng)閥、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。2．美國(guó)羅克韋爾（ROCKWELL）公司羅克韋爾公司擁有控制界領(lǐng)先品牌（A-B、道奇、瑞恩、羅克韋爾軟件）的50萬(wàn)種以上的產(chǎn)品，包括邏輯控制產(chǎn)品如大、中、小型的可編程控制器和傳感器，運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品如高、中、低壓的變頻器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)和軟啟動(dòng)控制器、機(jī)械動(dòng)力傳輸設(shè)備及實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)自動(dòng)化的各類(lèi)產(chǎn)品。該公司曾推出基于批處理、過(guò)程控制、SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）應(yīng)用的開(kāi)放的控制系統(tǒng)ProcessLogic，最新推出Pavilion8模型預(yù)測(cè)控制模塊化軟件平臺(tái)、PlantPAx分布式控制系統(tǒng)等。3．日本歐姆龍（OMRON）公司歐姆龍公司也是全球知名的自動(dòng)化控制及電子設(shè)備制造廠商之一，掌握著世界領(lǐng)先的傳感與控制核心技術(shù)，在中國(guó)建造了多家控制設(shè)備生產(chǎn)廠，其在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的核心產(chǎn)品為PLC、傳感器等。4．中國(guó)研華公司研華公司的主要產(chǎn)品有插卡式數(shù)據(jù)采集和控制卡、隔離信號(hào)調(diào)理模塊、PC/104模塊、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)等。

微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概念微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式典型工業(yè)受控對(duì)象及其微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)用計(jì)算機(jī)控制設(shè)備介紹計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢(shì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況經(jīng)典控制理論

40-50年代形成SISO系統(tǒng)基于：二戰(zhàn)軍工技術(shù)目標(biāo)：反饋控制系統(tǒng)的鎮(zhèn)定基本方法：傳遞函數(shù)，頻率法，PID調(diào)節(jié)器(頻域)現(xiàn)代控制理論

1960年前后有了重大的突破和創(chuàng)新60~70年代形成MIMO系統(tǒng)基于：冷戰(zhàn)時(shí)期空間技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)目標(biāo)：最優(yōu)控制基本方法：狀態(tài)方程（時(shí)域）現(xiàn)代控制理論的進(jìn)一步發(fā)展經(jīng)典控制理論主要的研究對(duì)象：SISO線性定常系統(tǒng)；數(shù)學(xué)工具：拉氏變換；系統(tǒng)描述:傳遞函數(shù)；

(微分方程或差分方程變換到復(fù)數(shù)域中)系統(tǒng)分析方法：頻率法和根軌跡法；系統(tǒng)分析目的：確定控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)；系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)：閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。經(jīng)典控制理論特點(diǎn)1．經(jīng)典控制理論只限于研究線性定常系統(tǒng)，即使對(duì)最簡(jiǎn)單的非