《计算机控制技术》课件
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《计算机控制技术》课件
主题二：传感器与执行器
传感器的作用和种类
探索传感器的工作原理和不同应 用领域，了解它们在自动化系统 中的重要性。
执行器的作用和种类
学习执行器的工作方式和不同类 型，了解它们在实际机械系统中 的应用。
传感器与执行器的应用
深入研究传感器与执行器在实际 工程中的具体应用案例，探索其 优势和限制。
主题三：控制系统的设计与实施
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
《计算机控制技术》PPT 课件
欢迎来到《计算机控制技术》课程的世界！本课程将向您介绍计算机控制系 统的基础知识、传感器与执行器的应用、以及控制系统的设计与实施。让我 们一起探索这个令人着迷的领域吧！
课程内容概述
主题一：控制系统基础知识
深入了解控制系统的定义、组成和分类，以及控制系统的性能指标。
主题二：传感器与执行器
探索各种传感器和执行器的作用、种类，以及它们在实际应用中的重要性。
主题三：控制系统的设计与实施
学习控制系统设计的步骤、实施的关键要点，以及如何进行调试与优化。
课程目标和重要性
1 深入理解控制系统
通过学习本课程，您将全 面了解计算机控制系统的 概念和原理。
2 掌握传感器与执行器
的应用
学习不同传感器和执行器 的使用方式，为实际工程 提供解决方案。
3 控制系统的设计与实
施能力
掌握控制系统的设计步骤 和调试方法，提高工程实 施的效率和质量。
主题一：控制系统基础知识
1
什么是控制系统
了解控制系统的概念和功能，探索其在自动化领域中的应用。
2
控制系统的组成和分类
学习控制系统的结构和分类方式，了解不同类型的系统。
3
控制系统的性能指标
《计算机控制技术》课件
《计算机控制技术》ppt课件
contents
目录
• 计算机控制技术概述 • 计算机控制系统组成 • 计算机控制系统的基本原理 • 计算机控制系统的设计方法 • 计算机控制系统的实现技术 • 计算机控制系统的应用实例
01
计算机控制技术概述
定义与特点
总结词
计算机控制技术的定义和特点
详细描述
计算机控制技术是指利用计算机对工业生产过程进行自动控制的技术。它具有 高精度、高效率、高可靠性的特点，能够实现生产过程的自动化、智能化和信 息化。
动控制。
监控软件
用于实时监控系统的运行状态 ，显示各种参数和数据，以及
进行故障诊断和报警等。
数据库软件
用于存储和管理各种数据，如 历史数据、实时数据等。
操作系统
提供计算机控制系统的运行环 境和基础服务。
人机接口
01
02
03
界面设计
设计易于操作的人机界面 ，包括图形界面和文本界 面等。
交互方式
提供多种交互方式，如鼠 标操作、键盘输入等，方 便用户进行操作和控制。
常见的开环控制系统有步进电机 控制系统、温度控制系统等。
闭环控制系统
闭环控制系统是一种包含反馈环节的控制系统，通过检测系统输出结果，将检测结 果反馈给输入端，与输入信号进行比较，根据比较结果调整输入信号。
闭环控制系统的优点是能够实时调整系统输出，提高控制精度和稳定性，但结构相 对复杂。
常见的闭环控制系统有伺服电机控制系统、数控机床控制系统等。
自适应控制
通过调整控制器参数，使系统能够自动适应环境变化和不确定性， 保持最优性能。
鲁棒控制
设计具有鲁棒性的控制系统，使系统在存在不确定性和干扰的情况 下仍能保持稳定和良好的性能。
contents
目录
• 计算机控制技术概述 • 计算机控制系统组成 • 计算机控制系统的基本原理 • 计算机控制系统的设计方法 • 计算机控制系统的实现技术 • 计算机控制系统的应用实例
01
计算机控制技术概述
定义与特点
总结词
计算机控制技术的定义和特点
详细描述
计算机控制技术是指利用计算机对工业生产过程进行自动控制的技术。它具有 高精度、高效率、高可靠性的特点，能够实现生产过程的自动化、智能化和信 息化。
动控制。
监控软件
用于实时监控系统的运行状态 ，显示各种参数和数据，以及
进行故障诊断和报警等。
数据库软件
用于存储和管理各种数据，如 历史数据、实时数据等。
操作系统
提供计算机控制系统的运行环 境和基础服务。
人机接口
01
02
03
界面设计
设计易于操作的人机界面 ，包括图形界面和文本界 面等。
交互方式
提供多种交互方式，如鼠 标操作、键盘输入等，方 便用户进行操作和控制。
常见的开环控制系统有步进电机 控制系统、温度控制系统等。
闭环控制系统
闭环控制系统是一种包含反馈环节的控制系统，通过检测系统输出结果，将检测结 果反馈给输入端，与输入信号进行比较，根据比较结果调整输入信号。
闭环控制系统的优点是能够实时调整系统输出，提高控制精度和稳定性，但结构相 对复杂。
常见的闭环控制系统有伺服电机控制系统、数控机床控制系统等。
自适应控制
通过调整控制器参数，使系统能够自动适应环境变化和不确定性， 保持最优性能。
鲁棒控制
设计具有鲁棒性的控制系统，使系统在存在不确定性和干扰的情况 下仍能保持稳定和良好的性能。
计算机控制课件ppt
控制算法
线性控制算法
线性控制算法是指对线性系统进行控制的算法，如PID控制算 法等。线性控制算法具有简单、稳定、易于实现等优点，但 只能对线性系统进行控制。
非线性控制算法
非线性控制算法是指对非线性系统进行控制的算法，如模糊 控制算法、神经网络控制算法等。非线性控制算法能够处理 非线性系统的复杂性和不确定性，但实现难度较大。
网络化与远程控制技术的发展
总结词
随着互联网和通信技术的进步，网络化与远程控制技术为计算机控制带来了新的发展机遇和挑战，使 得控制系统的范围和灵活性得到了极大的扩展。
详细描述
通过网络化技术，计算机控制系统可以实现远程监控和控制，使得管理人员可以在任何时间、任何地 点对设备进行管理和调度。同时，通过网络传输数据，可以实现大量数据的快速处理和实时反馈，提 高了控制系统的响应速度和准确性。
输入设备
将外部信号转换成计算 机可以识别的信息，如 传感器、键盘、鼠标等
。
输出设备
将计算机处理后的信息 转换成外部信号，如显 示器、打印机、音响等
。
存储器
用于存储程序和数据， 分为内存和外存。
软件组成
系统软件
操作系统、编译器、数据 库管理系统等，用于管理 和控制计算机硬件和软件 资源。
应用软件
针对特定领域或特定任务 开发的软件，如办公软件 、图像处理软件等。
05
计算机控制技术的发展趋势与挑 战
人工智能与机器学习在计算机控制中的应用
总结词
随着人工智能和机器学习技术的快速发展，它们在计算机控制领域的应用越来越广泛，为控制系统带来了更高的 智能化水平和自适应性。
详细描述
人工智能和机器学习技术可以帮助计算机控制系统进行数据分析和模式识别，实现更加精准和智能的控制。通过 训练和学习，系统能够根据历史数据和实时反馈，自主调整控制参数和策略，以适应不同的环境和工况变化。
《计算机控制技术》PPT课件
生 产 过 程
模拟控制系统结构图
计算机控制系统结构图
两者都是自动控制系统，两者都实现PID控制 模拟控制器 硬设备 只能控制一个回路 控制过程中算法不能改变 数字控制器 软设备 可控制多个回路 控制过程中算法可以改变，可实 现除PID以外的多种复杂控制
9
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1.4计算机控制系统举例
如果不考虑扰动(w(s)=0)，则其传递函数为：
G( s )
a ( s)
u( s )
1 s s( 1) a
13
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工业炉控制的典型情况。 为了保证燃料在炉膛内正常 燃烧，必须保持燃料和空气 的比值恒定。它可以防止空 气太多时，过剩空气带走大 量热量；也可防止当空气太 少时，由于燃料燃烧不完全 而产生许多一氧化碳或碳黑。 为了保持所需的炉温，将测 得的炉温送入计算机计算， 进而控制燃料和空气阀门的 开度。 为了保持炉膛压力恒定，避 免在压力过低时从炉墙的缝 隙处吸入大量过剩空气，或 在压力过高时大量燃料通过 缝隙逸出炉外，必须采用压 力控制回路。测得的炉膛压 力送入计算机，进而控制烟 道出口挡板的开度。
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17
18
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计算机控制技术-PPT课件
器设备及其传动组件
▪ 电气部分：系统的动力源，包括各种驱动和执
行设备。
自动控制系统的工作目标：机电系统
机电系统的物理结构图
U（t） U（nT）
线性驱动器 脉冲驱动器
线性执行器 脉冲执行器
t : 时间 T : 控制周期 n : 整数 U（t） 、 Y（t） : 连续信号 U（nT） 、 Y（nT） : 离散信号
4、状态空间理论： 将控制信号、系统输出及输入信号等时域信号以向量形式描述， 并分析他们之间的相互关系。
5、最优控制： 以最快速度、最高产量、最佳效益等为目标来设计控制系统 （大林算法、振铃现象及消除、最少拍控制）
6、系统辩识与自适应控制： 具有自动识别系统模型、自动适应环境变化的控制系统
（2）开环控制系统
控制器
z 测量值
u
控制作用
执行器
q
操纵变量
被控对象
y
被控量
测量变送器
图1-1(a) 闭环控制系统
闭环控制系统--闭环控制系统中，测量变送器对被控对象进行检测，
把被控量如温度、压力等物理量转换成电信号再反馈到控制器中，控制器将 此测量值与给定值进行比较形成偏差输入，并按照一定的控制规律产生相应 的控制信号驱动执行器工作，执行器产生的操纵变量使被控对象的被控量跟 踪趋近给定值，从而实现自动控制稳定生产的目的。这种信号传递形成了闭 合回路，所以称此为按偏差进行控制的闭环反馈控制系统。
1.3.1 控制计算机的工作任务
实时采集：收集系统的各种运行参数、状态 实时决策：对采集信息进行处理，得出控制值 实时控制：输出控制值，对系统进行控制 实时：在一定时间限度内完成
1.3.2 控制计算机的构成 1.3.2.1 硬件
▪ 电气部分：系统的动力源，包括各种驱动和执
行设备。
自动控制系统的工作目标：机电系统
机电系统的物理结构图
U（t） U（nT）
线性驱动器 脉冲驱动器
线性执行器 脉冲执行器
t : 时间 T : 控制周期 n : 整数 U（t） 、 Y（t） : 连续信号 U（nT） 、 Y（nT） : 离散信号
4、状态空间理论： 将控制信号、系统输出及输入信号等时域信号以向量形式描述， 并分析他们之间的相互关系。
5、最优控制： 以最快速度、最高产量、最佳效益等为目标来设计控制系统 （大林算法、振铃现象及消除、最少拍控制）
6、系统辩识与自适应控制： 具有自动识别系统模型、自动适应环境变化的控制系统
（2）开环控制系统
控制器
z 测量值
u
控制作用
执行器
q
操纵变量
被控对象
y
被控量
测量变送器
图1-1(a) 闭环控制系统
闭环控制系统--闭环控制系统中，测量变送器对被控对象进行检测，
把被控量如温度、压力等物理量转换成电信号再反馈到控制器中，控制器将 此测量值与给定值进行比较形成偏差输入，并按照一定的控制规律产生相应 的控制信号驱动执行器工作，执行器产生的操纵变量使被控对象的被控量跟 踪趋近给定值，从而实现自动控制稳定生产的目的。这种信号传递形成了闭 合回路，所以称此为按偏差进行控制的闭环反馈控制系统。
1.3.1 控制计算机的工作任务
实时采集：收集系统的各种运行参数、状态 实时决策：对采集信息进行处理，得出控制值 实时控制：输出控制值，对系统进行控制 实时：在一定时间限度内完成
1.3.2 控制计算机的构成 1.3.2.1 硬件
计算机控制技术课件
ຫໍສະໝຸດ 用领域和发展趋势1 工业控制
2 智能家居
3 医疗健康
制造业、石油化工、能源、 交通运输等领域的控制系 统。
智能家居控制、安防、环 境监测与控制，提高生活 质量和便利性。
医疗设备控制、健康监测 与诊断，患者照护与康复 辅助。
计算机控制技术课件
计算机控制技术是掌握现代控制技术的重要组成部分，本课件将为您详细介 绍计算机控制技术的相关知识。
计算机控制技术概述
电子元件与电路
芯片、半导体器件、三极管， 不同电路的特性和应用。
机器人控制系统
机械臂、传感器、运动控制与 规划，机器人控制技术的发展 现状与前景。
智能家居控制
物联网、传感器、智能家居控 制系统与应用案例。
无人机飞行控制
飞行器航迹规划、控制与稳定 性分析，无人机应用与发展。
控制系统基础知识
系统模型建立
控制系统模型、状态方程、转移函数，常见控制系统建模方法。
采样与控制
采样、量化与编码，基于采样的数字控制系统及其设计。
控制系统分析
控制系统性能度量与分析，灵敏度和稳定性分析，校正方法与控制器设计。
常见的控制算法
PID控制器
比例、积分、微分控制算法，控 制精度与稳定性的关系。
Kalman滤波
状态估计算法，基于最小均方误 差（MMSE）的实时信号处理。
模糊控制
基于模糊数学的控制方法，可以 处理非线性、复杂系统。
计算机控制系统设计
设计思路
基于不同控制系统的特点，如何设计计算机控制系统。
接口设计
不同传感器与执行器的接口设计，数据采集与控制指令发送。
软硬件设计
控制器的硬件、程序设计，开发环境与调试工具的选择与使用。
2 智能家居
3 医疗健康
制造业、石油化工、能源、 交通运输等领域的控制系 统。
智能家居控制、安防、环 境监测与控制，提高生活 质量和便利性。
医疗设备控制、健康监测 与诊断，患者照护与康复 辅助。
计算机控制技术课件
计算机控制技术是掌握现代控制技术的重要组成部分，本课件将为您详细介 绍计算机控制技术的相关知识。
计算机控制技术概述
电子元件与电路
芯片、半导体器件、三极管， 不同电路的特性和应用。
机器人控制系统
机械臂、传感器、运动控制与 规划，机器人控制技术的发展 现状与前景。
智能家居控制
物联网、传感器、智能家居控 制系统与应用案例。
无人机飞行控制
飞行器航迹规划、控制与稳定 性分析，无人机应用与发展。
控制系统基础知识
系统模型建立
控制系统模型、状态方程、转移函数，常见控制系统建模方法。
采样与控制
采样、量化与编码，基于采样的数字控制系统及其设计。
控制系统分析
控制系统性能度量与分析，灵敏度和稳定性分析，校正方法与控制器设计。
常见的控制算法
PID控制器
比例、积分、微分控制算法，控 制精度与稳定性的关系。
Kalman滤波
状态估计算法，基于最小均方误 差（MMSE）的实时信号处理。
模糊控制
基于模糊数学的控制方法，可以 处理非线性、复杂系统。
计算机控制系统设计
设计思路
基于不同控制系统的特点，如何设计计算机控制系统。
接口设计
不同传感器与执行器的接口设计，数据采集与控制指令发送。
软硬件设计
控制器的硬件、程序设计，开发环境与调试工具的选择与使用。
计算机控制技术课件
第1讲绪论主要内容：1.1 计算机控制系统概述控制对象的复杂化→控制系统的复杂化（多输入—多输出系统、非线性系统、时变和分布参数系统等等）→常规控制方法和手段难以实现→微型计算机的出现并应用于自动控制领域，使自动控制水平产生了巨大的飞跃。
自动控制是在非人工直接参与的前提下，应用自动控制装置自动地、有目的地控制设备和生产过程，使他们具有一定的状态和性能，完成相应的功能，实现预定的目标。
自动控制系统一般可以分为：开环控制系统和闭环控制系统两大类。
所定谓开环控制系统是指控制器按照先验的控制方案对对象或系统进行控制，使被控制的对象或系统能够按照约来运动或变化。
如图1.1所示。
闭环控制系统是按照偏差进行的控制，较开环控制系统增加了一个比较环节和一个来自被控参数的反馈信号。
计算机控制系统的控制过程可简单地归纳为三个过程：（1）信息的获取（2）信息的处理（3）信息的输出1.2.2计算机控制系统的硬件组成典型的计算机控制系统的硬件主要包括：计算机主机、过程控制通道、操作控制台和常用的外设，应该指出的是，随着计算机网络技术的快速发展，网络设备也成为计算机控制系统硬件不可少的一部分。
1. 主机主机是指我们用于控制的计算机，它主要由CPU、存储器和接口三大部分组成，是整个系统的核心。
目前使用的主机有：单片机、PLC、工业PC等。
它主要完成数据和程序的存取、程序的执行、控制外部设备和过程通道中的设备的工作，实现对被控对象的控制，实现人机对话和网络通信。
由于CPU技术的发展和广泛应用及网络技术的发展和广泛应用，主机还要完成对一些含CPU 设备和网络设备的控制。
2 过程控制通道过程控制通道是被控对象与主机进行信息交换的通道，根据信号的方向和形式，过程控制通道又可分为：（1）模拟量输入通（2）模拟量输出通道（3）数字量输入通道（4）数字量输出通道3. 操作控制台操作控制台是计算机控制系统人机交互的关键设备。
通过操作控制台，操作人员可以及时了解被控对象的运行状态，运行参数；对控制系统发出各种控制的操作命令，并且通过操作控制台还可以修改控制方案和程序。
计算机控制技术课件第1讲绪论
3
可靠性
数字控制系统具有较高的可靠性和稳定性。
监督计算机控制系统
监督功能
对被控对象和控制器进行监督，确保系统正常运 行。
故障诊断
能够检测和诊断系统故障，提高系统可维护性。
优化控制
根据系统性能指标进行优化控制，提高系统性能。
分级计算机控制系统
分级结构
采用多级计算机控制，实现不同级别的控制功能。
分布式控制
软硬件协同设计方法的应用，提 高了控制系统的整体性能和效率。
面临的挑战与机遇
安全性挑战
实时性挑战
随着计算机控制技术的广泛应用，安全性 问题日益突出，如何保障控制系统的安全 性成为重要挑战。
对于许多应用场景，控制系统的实时性至 关重要，如何提高控制系统的实时性能是 另一重要挑战。
人才短缺挑战
创新发展机遇
控制算法的种类
计算机控制系统中常用的控制算法包括PID控制算法、模糊控 制算法、神经网络控制算法等，每种算法都有其适用的场景 和优缺点。
控制算法的实现步骤
实现控制算法需要首先确定被控对象的数学模型，然后选择 合适的控制算法并确定算法参数，最后编写控制程序并加载 到控制器中执行。在实现过程中需要注意算法的实时性、稳 定性和精度等方面的要求。
02
随着数字计算机的出现，控制技术开始应用于工业领域，如过
程控制和运动控制等。
计算机控制技术的飞速发展
03
随着微处理器、传感器和执行器等技术的飞速发展，计算机控
制技术不断取得新的突破，应用领域也不断扩展。
计算机控制技术的定义与特点
定义
计算机控制技术是一种利用计算机对 生产过程或运动过程进行自动检测、 数据处理和自动控制的技术。
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《计算机控制技术》
第1章 绪论
内容提要
• 计算机控制系统概述 • 计算机控制系统的典型形式 • 工业控制机的组成结构及特点 • 计算机控制系统的发展概况及趋势
《计算机控制技术》
本章要求、重难点
• 基本要求：了解计算机控制系统及其基本组成。 • 教学重点：计算机控制系统的典型形式。 • 教学难点：计算机控制系统的工作原理。
《计算机控制技术》
1.1 计算机控制系统概述
• 自动控制
控制器
在没有人直接参与的情况下，利用外加
的设备或装置，使机器、设备或生产过程的
某个工作状态或参数自动地按照预定的规律
运行。
被控量
被控对象
《计算机控制技术》
自动控制系统的结构
给定量 + -
控制器
执行机构
检测装置
被控对象
被控量
自动控制系统的基本功能是进行信号的传递、加工、比 较和控制。这些功能是由检测装置、控制器和执行机构来完 成的。其中控制器是控制系统的关键部分，它决定了控制系 统的控制性能和应用范围。
《计算机控制技术》
1.1.1 计算机控制系统及其组成
1. 计算机控制系统 （1）计算机控制系统的工作原理
给定量 + -
e
u
控制器
D/A
A/D
执行机构
被控对象
测量变送
工控机
被控对象
《计算机控制技术》
被控量
y
工作原理
实时数据采集： 实时控制决策：
对来自测量变送装置的被控变量的瞬时值进行检测和输入。
键盘（功能键和数字键）
《计算机控制技术》
软件部分：
系统软件 软件 应用软件
操作系统 语言加工系统
编编连辑译接程程、序序装配程序
诊断系统
调试程序 子程序库
控制程序
数据可靠性检查程序
数据采集及处理程序
A／D转换及采样程序 数字滤波程序
线性化处理程序
数据采集程序
巡回检测程序
越限报警程序
《计算机控制技术》
★ 主机
中央处理器（CPU）
内存储器(RAM和ROM)
★接口电路: 主机与外部设备、输入输出通道进行信息交换的桥梁
★过程输入/输出通道
★外部设备
模拟量输入通道 模拟量输出通道
开关量输入通道
开关量输出通道
输入设备
输出设备
外存储器
★ 操作台
（CRT）显示器或(LED)数码显示器
《计算机控制技术》
课程安排
• 理论教学26学时 • 实验单独设课，6学时，共3个实验
考核办法
平时成绩：20% 期末考试成绩：80%
《计算机控制技术》
参考书目
1. 《计算机控制系统 》，李元春等编著，高等教育出版社 2. 《计算机控制技术 》，姜学军编著，清华大学出版社 3.《微型计算机控制技术 》，潘新民等编著，电子工业出版社 4.《计算机控制技术》，冯培悌编著，浙江大学出版社 5. 期刊－－工业控制机（技术性比较强）、测控技术、电气自 动化、自动化仪表、工业仪表与自动化装置，化工自动化及仪 表等等。
《计算机控制技术》
1.2 计算机控制系统的典型形式
1．操作指导控制系统
优点：结构简单，控制灵活和安全。 缺点：要由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。
《计算机控制技术》
2．直接数字控制系统 （Direct Digital Control—DDC）
CRT
输入通道
计
(AI.DI）
生
打印机
算
产
开课目的和任务
工业控制是计算机的一个重要应用领域，计算机控制正 是为了适应这一领域的需要而发展起来的一门专业技术。
它主要研究如何将计算机技术和自动控制理论应用于工 业生产过程，并设计出所需要的计算机控制系统。
目的在于使学生了解和掌握以微型机为核心组成的控制 系统的硬件、软件基础知识和基本应用技术。
《计算机控制技术》
课程总目录
• 绪论 • 输入输出接口与过程通道 • 数字控制技术 • 计算机控制系统数学基础 • 常规及复杂控制技术 • 现代控制技术 • 应用程序设计与实现技术
《计算机控制技术》
课程总目标
学完本课程后，你应具有以下能力： • 熟悉计算机控制系统的组成原则 • 了解计算机控制系统结构 • 掌握计算机控制系统设计的方法 • 把握计算机控制系统的发展方向 • 灵活应用计算机控制技术解决一些实际应用问题
控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式。 （3）实时的含义 ★ 实时：是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完
成。而且这个时间范围的大小跟被控对象联系非常的紧密！ ★ 实时控制系统必定是在线系统。
《计算机控制技术》
1.1.2. 计算机控制系统的组成
硬件部分：主机、接口电路、过程输入/输出通道、外 部设备、 操作台
对采集到的被控变量进行分析和处理，并按已定的控制规律，决 定将要采取的控制行为。
实时控制输出： 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。
《计算机控制技术》
（2）在线方式和离线方式 ★ 在线方式或联机方式：生产过程和计算机直接连接，并受计算机
控制的方式。 ★ 离线方式或脱机方式：生产过程不和计算机相连，且不受计算机
计算机控制系统同连续控制系统相比，具有以下特点： 1）连续控制系统中，各处信号是模拟信号；计算机控制系统
是含有模拟信号和数字信号的混合系统。 2）连续控制系统中，控制规律由模拟电路实现。计算机控制
系统中，控制规律由计算机通过程序实现，具有很大的灵活 性和适应性。 3）计算机控制系统具有丰富的指令系统和很强的逻辑判断功 能，能实现复杂控制规律。
《计算机控制技术》
4）连续控制系统中，给定值与反馈值的比较是连续进行 的，控制器对产生的偏差也是连续调节的。计算机控制 系统不是连续控制的，而是离散控制的。
5）连续控制系统中，一般是一个控制器控制一个回路。 计算机控制系统中，一个控制器分时控制多个回路。
6）采用计算机控制系统，如分级计算机控制系统、集散 控制系统、计算机网络控制系统等，便于实现控制与管 理的一体化，是工业企业的自动化程度进一步提高。
事故预告程序
画面显示程序
数据管理程序
《计算机控制技术》
1.1.3. 常用的计算机控制系统主机
1)可编程控制器 2)工控机 3)嵌入式系统
(1) 嵌入式微处理器 ARM (2) 嵌入式微控制器 单片机 (3) 嵌入式DSP处理器 (4) 嵌入式片上系统 SoC
4)智能调节器
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1.1.4. 计算机控制系统的特点
第1章 绪论
内容提要
• 计算机控制系统概述 • 计算机控制系统的典型形式 • 工业控制机的组成结构及特点 • 计算机控制系统的发展概况及趋势
《计算机控制技术》
本章要求、重难点
• 基本要求：了解计算机控制系统及其基本组成。 • 教学重点：计算机控制系统的典型形式。 • 教学难点：计算机控制系统的工作原理。
《计算机控制技术》
1.1 计算机控制系统概述
• 自动控制
控制器
在没有人直接参与的情况下，利用外加
的设备或装置，使机器、设备或生产过程的
某个工作状态或参数自动地按照预定的规律
运行。
被控量
被控对象
《计算机控制技术》
自动控制系统的结构
给定量 + -
控制器
执行机构
检测装置
被控对象
被控量
自动控制系统的基本功能是进行信号的传递、加工、比 较和控制。这些功能是由检测装置、控制器和执行机构来完 成的。其中控制器是控制系统的关键部分，它决定了控制系 统的控制性能和应用范围。
《计算机控制技术》
1.1.1 计算机控制系统及其组成
1. 计算机控制系统 （1）计算机控制系统的工作原理
给定量 + -
e
u
控制器
D/A
A/D
执行机构
被控对象
测量变送
工控机
被控对象
《计算机控制技术》
被控量
y
工作原理
实时数据采集： 实时控制决策：
对来自测量变送装置的被控变量的瞬时值进行检测和输入。
键盘（功能键和数字键）
《计算机控制技术》
软件部分：
系统软件 软件 应用软件
操作系统 语言加工系统
编编连辑译接程程、序序装配程序
诊断系统
调试程序 子程序库
控制程序
数据可靠性检查程序
数据采集及处理程序
A／D转换及采样程序 数字滤波程序
线性化处理程序
数据采集程序
巡回检测程序
越限报警程序
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★ 主机
中央处理器（CPU）
内存储器(RAM和ROM)
★接口电路: 主机与外部设备、输入输出通道进行信息交换的桥梁
★过程输入/输出通道
★外部设备
模拟量输入通道 模拟量输出通道
开关量输入通道
开关量输出通道
输入设备
输出设备
外存储器
★ 操作台
（CRT）显示器或(LED)数码显示器
《计算机控制技术》
课程安排
• 理论教学26学时 • 实验单独设课，6学时，共3个实验
考核办法
平时成绩：20% 期末考试成绩：80%
《计算机控制技术》
参考书目
1. 《计算机控制系统 》，李元春等编著，高等教育出版社 2. 《计算机控制技术 》，姜学军编著，清华大学出版社 3.《微型计算机控制技术 》，潘新民等编著，电子工业出版社 4.《计算机控制技术》，冯培悌编著，浙江大学出版社 5. 期刊－－工业控制机（技术性比较强）、测控技术、电气自 动化、自动化仪表、工业仪表与自动化装置，化工自动化及仪 表等等。
《计算机控制技术》
1.2 计算机控制系统的典型形式
1．操作指导控制系统
优点：结构简单，控制灵活和安全。 缺点：要由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。
《计算机控制技术》
2．直接数字控制系统 （Direct Digital Control—DDC）
CRT
输入通道
计
(AI.DI）
生
打印机
算
产
开课目的和任务
工业控制是计算机的一个重要应用领域，计算机控制正 是为了适应这一领域的需要而发展起来的一门专业技术。
它主要研究如何将计算机技术和自动控制理论应用于工 业生产过程，并设计出所需要的计算机控制系统。
目的在于使学生了解和掌握以微型机为核心组成的控制 系统的硬件、软件基础知识和基本应用技术。
《计算机控制技术》
课程总目录
• 绪论 • 输入输出接口与过程通道 • 数字控制技术 • 计算机控制系统数学基础 • 常规及复杂控制技术 • 现代控制技术 • 应用程序设计与实现技术
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课程总目标
学完本课程后，你应具有以下能力： • 熟悉计算机控制系统的组成原则 • 了解计算机控制系统结构 • 掌握计算机控制系统设计的方法 • 把握计算机控制系统的发展方向 • 灵活应用计算机控制技术解决一些实际应用问题
控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式。 （3）实时的含义 ★ 实时：是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完
成。而且这个时间范围的大小跟被控对象联系非常的紧密！ ★ 实时控制系统必定是在线系统。
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1.1.2. 计算机控制系统的组成
硬件部分：主机、接口电路、过程输入/输出通道、外 部设备、 操作台
对采集到的被控变量进行分析和处理，并按已定的控制规律，决 定将要采取的控制行为。
实时控制输出： 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。
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（2）在线方式和离线方式 ★ 在线方式或联机方式：生产过程和计算机直接连接，并受计算机
控制的方式。 ★ 离线方式或脱机方式：生产过程不和计算机相连，且不受计算机
计算机控制系统同连续控制系统相比，具有以下特点： 1）连续控制系统中，各处信号是模拟信号；计算机控制系统
是含有模拟信号和数字信号的混合系统。 2）连续控制系统中，控制规律由模拟电路实现。计算机控制
系统中，控制规律由计算机通过程序实现，具有很大的灵活 性和适应性。 3）计算机控制系统具有丰富的指令系统和很强的逻辑判断功 能，能实现复杂控制规律。
《计算机控制技术》
4）连续控制系统中，给定值与反馈值的比较是连续进行 的，控制器对产生的偏差也是连续调节的。计算机控制 系统不是连续控制的，而是离散控制的。
5）连续控制系统中，一般是一个控制器控制一个回路。 计算机控制系统中，一个控制器分时控制多个回路。
6）采用计算机控制系统，如分级计算机控制系统、集散 控制系统、计算机网络控制系统等，便于实现控制与管 理的一体化，是工业企业的自动化程度进一步提高。
事故预告程序
画面显示程序
数据管理程序
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1.1.3. 常用的计算机控制系统主机
1)可编程控制器 2)工控机 3)嵌入式系统
(1) 嵌入式微处理器 ARM (2) 嵌入式微控制器 单片机 (3) 嵌入式DSP处理器 (4) 嵌入式片上系统 SoC
4)智能调节器
《计算机控制技术》
1.1.4. 计算机控制系统的特点