計算機控制技術東南第一章

計算機控制技術東南第一章1第一頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五第一章計算機控制系統(tǒng)概述1.1計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況1.2計算機控制的分類操作指導控制系統(tǒng)操作指導控制系統(tǒng)操作指導控制系統(tǒng)操作指導控制系統(tǒng)操作指導控制系統(tǒng)2計算機控制技術課件第二頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五1.2.1操作指導控制系統(tǒng)圖1-1操作指導控制系統(tǒng)3計算機控制技術課件第三頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五1.2.2直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DDC系統(tǒng))圖1-2直接數(shù)字控制系統(tǒng)4計算機控制技術課件第四頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五1.2.3監(jiān)督控制系統(tǒng)圖1-3監(jiān)督控制系統(tǒng)5計算機控制技術課件第五頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五1.2.4分級控制系統(tǒng)圖1-4分級控制系統(tǒng)6計算機控制技術課件第六頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五1.2.5分散控制系統(tǒng)（集散控制系統(tǒng)）圖1-5分散控制系統(tǒng)7計算機控制技術課件第七頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五1.3控制用計算機的特點1)可靠性高2)實時性好3)抗干擾能力強4)良好的通訊功能5)完善的軟件配置8計算機控制技術課件第八頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五兩者都是自動控制系統(tǒng)，兩者都實現(xiàn)PID控制只能控制一個回路可控制多個回路硬設備軟設備模擬控制器數(shù)字控制器控制過程中算法不能改變控制過程中算法可以改變，可實現(xiàn)除PID以外的多種復雜控制模擬控制系統(tǒng)結構圖計算機控制系統(tǒng)結構圖模擬控制系統(tǒng)與計算機控制系統(tǒng)的比較9計算機控制技術課件第九頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五1.4計算機控制系統(tǒng)舉例例1-1衛(wèi)星姿態(tài)控制運行中的衛(wèi)星經常要求對其姿態(tài)進行控制，以使它的天線和傳感器相對于地球具有適當?shù)姆轿?。為此，計算機往往對三個軸分時地進行姿態(tài)控制。圖1-6畫出了一個軸的運動情況。假設只允許繞垂直于本書頁面的軸進行旋轉，該系統(tǒng)的運動方程如下：

圖1-7衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)框圖式中：I是衛(wèi)星圍繞其質量中心的慣性矩；MC是由助推器加上的控制轉矩；MD是擾動力矩；θ是衛(wèi)星軸相對于基準線的角。10計算機控制技術課件第十頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五由運動方程求傳遞函數(shù)令可得上式的拉氏變換為如果不考慮擾動(wd(s)=0)，則其傳遞函數(shù)為：11計算機控制技術課件第十一頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五例1-2天線方位控制伺服系統(tǒng)衛(wèi)星跟蹤天線的仰角控制(見右圖)假設天線及其可動部分具有慣性轉矩J，由于直流驅動電機的反電勢及由于軸承和空氣動力摩擦產生了阻尼，其阻尼系數(shù)為B，則運動方程為：式中：Tc是驅動電機產生的純轉矩；Td是刮風時的擾動轉矩。圖1-8天線示意圖如果我們定義：B/J=a，u=Tc/B，w=Td/B，則方程化簡為：12計算機控制技術課件第十二頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五其拉氏變換式為如果不考慮擾動(w(s)=0)，則其傳遞函數(shù)為：13計算機控制技術課件第十三頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五例1-3工業(yè)爐控制圖1-9工業(yè)爐的典型控制工業(yè)爐控制的典型情況。為了保證燃料在爐膛內正常燃燒，必須保持燃料和空氣的比值恒定。它可以防止空氣太多時，過?？諝鈳ё叽罅繜崃?；也可防止當空氣太少時，由于燃料燃燒不完全而產生許多一氧化碳或碳黑。為了保持所需的爐溫，將測得的爐溫送入計算機計算，進而控制燃料和空氣閥門的開度。為了保持爐膛壓力恒定，避免在壓力過低時從爐墻的縫隙處吸入大量過剩空氣，或在壓力過高時大量燃料通過縫隙逸出爐外，必須采用壓力控制回路。測得的爐膛壓力送入計算機，進而控制煙道出口擋板的開度。為了提高爐子的熱效率，還須對爐子排出的廢氣進行分析，一般是用氧化鋯傳感器測量煙氣中的微量氧，通過計算而得出其熱效率，并用以指導燃燒控制。14計算機控制技術課件第十四頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五這是一個原料混合和加熱的控制系統(tǒng)，該裝置的任務是：(1)裝入原料A，使液面達到貯槽的一半；(2)裝入原料B，使液面進一步升到百分之七十五；(3)開始攪拌并加熱到95℃，在此恒定溫度上維持20min；(4)停止攪拌和加熱，開動排料泵抽出混合液，一直到液位低于貯槽的5％為止。上述過程由計算機自動控制，按照一定的順序重復進行，完成原料混合和加熱控制。例1-4計算機用作順