第四章计算机控制系统

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第四章计算机控制系统的控制算法

信号通过零阶保持器后存在幅值衰减和相位滞后。但如果采样周期T足够小，即采样频率足够高时，可以忽略这一影响。对于小的采用周期，用幂级数展开，用T/2 的时间滞后环节来近似：
设相位裕量减少5-15度，则采样周期应选为：
2020-10-19
信息与电气工程学院
山东科技大学
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计算机控制系统
间接设计方法得以实现的重要依据是： (1) 采样周期要满足香农采样定理； (2) 采样周期足够小，达到零阶保持器的相位
因此，计算机控制系统也可以称为数字控制系统、离散控制系统或采样控制系统。
模拟控制系统称为连续控制系统。
2020-10-19
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山东科技大学
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计算机控制系统
2. 离散(数字)控制系统与连续(模拟)控制系统的本质区别在于：模拟系统中的给定量、反馈量和被控量都是连续型的时间函数，而在离散系统中，通过计算机处理得给定量、反馈量和被控量是在时间上离散的数字信号。
把计算机引入连续控制系统中作为控制器使用，便构成了计算机控制系统。
由计算机构成的控制系统，在本质上是一个离散系统。
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山东科技大学
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计算机控制系统
传递函数的定义
1. 连续系统中传递函数的定义是：零初始条件下，一个环节(系统)的输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。
第四章计算机控制系统的控制算法
第八讲-第十三讲
2020-10-19
信息与电系统
概述
第八讲
计算机控制系统的设计，是指在给定系统性能指标的条件下，设计控制器的控制规律和相应的数字控制算法。
数字控制器的设计方法按其设计特点分为三大类：

计算机控制系统习题参考答案

4) 集散控制系统：分散控制，集中操作，分级管理，综合协调，实现高级复杂的控制。系统成本较高，且各厂商的 DCS 有各自的标准，不能互联。
2
计算机控制系统习题参考答案
5) 现场总线控制系统：分散控制，环境适应性强，维护简易，成本低，可靠性高，并且在同一国际标准下可实现真正的开放式互联系统结构。
1) 增量型算法无需累加，计算误差或计算精度问题对控制量的计算影响较小；而位置型
算法要用到过去误差的所有累加值，容易产生大的累加误差。
2) 增量型算法得出的是控制量的增量，误动作影响小；而位置型是控制量的全量输出，
误动作影响大。
3) 增量型算法可实现手动到自动的无冲击切换。
4-4 什么叫积分饱和作用？它是怎样引起的，如何消除？如果执行机构已到达极限位置，仍不能消除静差时，由于积分作用，尽管 PID 差分方程式所得的运算结果继续增大或减小，但执行机构已无相应的动作，这就叫积分饱和。在控制过程的起动、结束、大幅度增减设定值或出现较大扰动时，短时间内系统的输出会出现很大的偏差，这些偏差经过积分项累加，有可能使控制量超出执行机构的极限位置，因而不能按照控制量的要求动作，产生饱和效应，使系统输出出现较大的超调和长时间的波动。消除方法：可采用积分分离式 PID 控制算法，其基本思想是大偏差时，去掉积分作用，以免积分作用使系统稳定性变差；小偏差时，投入积分作用，以便消除静差，提高控制精度。亦可采用变速积分 PID 控制算法，其基本思想是设法改变积分项的累加速度，
1)
f(t)=a mt
* -k mT -1 2mT -2 Z [ f(t) ] =Z f (t) = ∑ f(kT)z =1+a z +a z +... k=0 ∞

计算机控制系统复习资料(精简版列出重点知识点)

第一章概论，讲述计算机控制系统的发展过程；计算机控制系统在日常生活和科学研究中的意义；计算机控制系统的组成及工作原理；计算机控制的特点、优点和问题；与模拟控制系统的不同之处；计算机控制系统的设计与实现问题以及计算机控制系统的性能指标。

1.计算机控制系统与连续模拟系统类似，主要的差别是用计算机系统取代了模拟控制器。

2.计算机系统主要包括：．A／D转换器，将连续模拟信号转换为断续的数字二进制信号，送入计算机；．D／A转换器，将计算机产生的数字指令信号转换为连续模拟信号(直流电压)并送给直流电机的放大部件；．数字计算机(包括硬件及相应软件)，实现信号的转换处理以及工作状态的逻辑管理，按给定的算法程序产生相应的控制指令。

3.计算机控制系统的控制过程可以归结为：．实时数据采集，即A/D变换器对反馈信号及指令信号的瞬时值进行检测和输入；．实时决策，即计算机按给定算法，依采集的信息进行控制行为的决策，生成控制指令；．实时控制，即D/A变换器根据决策结果，适时地向被控对象输出控制信号。

4.计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程自动控制的系统。

5.自动控制，是在没有人直接参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。

6.计算机控制系统的特性系统规模有大有小系统类型多种多样系统造价有高有低计算机控制系统不断推陈出新7.按功能分类1)数据处理系统2)直接数字控制（DDC）3)监督控制（SCC）4)分散型控制5)现场总线控制系统按控制规律分类1)程序和顺序控制2)比例积分微分控制（PID）3)有限拍控制4)复杂控制5)智能控制按控制方式分类1)开环控制2)闭环控制9.计算机控制系统的结构和组成控制算法软件网络硬件11.硬件平台运算处理与存储部分：CPU，存储器（RAM，ROM，EPROM，FLASH-ROM，EEPROM以及磁盘等），时钟，中断，译码，总线驱动等。

输入输出接口部分：各种信号（模拟量，开关量，脉冲量等）的锁存、转换、滤波，调理和接线，以及串行通讯等。

计算机控制第四章课后题

T T2 T1 T T1 u ( k ) ( )u (k 1) e(k ) ( )e(k 1) T2 T2 T2
3.在PID调节器中系数 k p 、 k i 、kd 各有什么作用？它们对调节品质有什么影响？

系数 k p 为比例系数，提高系数 k p 可以减小偏差，但永远不会使偏差 k 减小到零，而且无止境地提高系数p 最终将导致系统不稳定。比例调节可以保证系统的快速性。

试用双线形变换法、前向差分法、后向差分法分别求取数字控制器D(Z)。
双线形变换法：
2 z 1 把 s 代入，则 T z 1
2 z 1 1 T1 T z 1 D z D z | 2 z 1 s 2 z 1 T z 1 1 T2 T z 1 T 2T1 z T - 2T1 T 2T2 z T 2T2
w
(9 z )( f 21 z f 22 z )
因为:
1
1
2
1 ( z ) e ( z )
所以: 1 (1 0.1111 z 1 )( f 21z 1 f 22 z 2 ) (1 z 1 ) 2 (1 f11z 2 )
比较等式两边系数得： f11=0.11
6.有哪几种改进的数字PID控制器？
有四种：（1）积分分离PID控制算法（2）不完全微分PID控制算法（3）带死区的PID控制算法（4）消除积分不灵敏区的PID控制

9.数字控制器直接（离散化）设计步骤是什么？

由广义对象的脉冲传递函数可得闭环脉冲传递函数，可求得控制器的脉冲传递函数D(z)。数字控制器的直接设计步骤如下： (1)根据控制系统的性质指标要求和其它约束条件，确定所需的闭环脉冲传递函数Φ(z)。 (2)求广义对象的脉冲传递函数G(z)。 (3)求取数字控制器的脉冲传递函数D(z)。 (4)根据D(z)求取控制算法的递推计算公式。

计算机控制系统常用的控制规律

第四章计算机控制系统常用的控制规律
第一节第二节第三节第四节第五节第六节 PID控制串级控制前馈控制史密斯（Smith）预估控制比值控制模糊控制
PID控制

4.1 PID调节器的控制作用 4.2 PID控制器的离散化 4.3 数字PID调节中的几个实际问题 4.4 数字PID控制算法的改进 4.5 数字PID控制器参数的整定
4.1 PID调节器的控制作用
1. PID调节器的优点：为什么要用数字模拟PID

技术成熟易被人们熟悉和掌握不需要建立数学模型控制效果好
4.1.1 比例（P）调节器 1. 比例（P）调节规律比例（P）调节器的微分方程： y(t) = Kpe(t)
பைடு நூலகம்
(8-1)
其中： y——调节器输出 Kp——比例系数 e(t)——调节器输入，为偏差值，e(t)=r(t)-m(t)。其中，r(t)为给定值， m(t)为被测参数测量值。 2. 比例（P）调节的作用调节器的输出与输入偏差成正比。因此，只要偏差出现，就能及时地产生与之成比例的调节作用，具有调节及时的特点。
第一节 PID控制
PID控制方式：采用比例、积分、微分的控制方式。 P I D 1. 模拟PID控制算法：用于模拟控制系统模拟系统过程控制：被测参数（模拟量：温度、压力、流量）由传感器变换成统一的标准信号后输入调节器。在调节器中与给定值进行比较，再把比较后的差值经PID运算后送到执行机构，改变进给量，以达到自动调节的目的。 2. 数字PID控制算法：用于数字控制系统数字系统过程控制：先把过程参数进行采样，并通过模拟量输入通道将模拟量变成数字量，这些数字量通过计算机按一定控制算法进行运算处理，运算结果经D/A转换成模拟量后，由模拟量输出通道输出，并通过执行机构去控制生产，以达到给定值。

计算机控制技术及工程应用复习资料

一、第一章1）计算机控制系统的监控过程步骤a .实时数据采集--对来自测量变送器的被控量的瞬时值进行采集和输入；b .实时数据处理--对采集到的被控量进行分析、比较和处理，按一定的控制规律运算，进行控制决策； c.实时输出控制--根据控制决策，适时地对执行器发出控制信号，完成监控任务；2）按控制方案来分，计算机控系统划分成那几大类？数据采集系统（DAS ）操作指导控制系统(OGC) 直接数字控制系统（DDC ）监督计算机控制系统（SCC ）分散控制系统分散控制系统（DCS ）现场总线控制系统（FCS ）3）计算机控制装置种类可编程控制器；可编程控制器；可编程调节器；可编程调节器；总线式工控机；总线式工控机；单片微型计算机；单片微型计算机；其他控制装置其他控制装置4）计算机控制系统与常规仪表控制系统的主要异同点是什么？同：1）计控系统是由常系统演变而来的； 2）两者的结构基本相同异：1）计控系统中处理的信号有两种：模拟信号和数字信号。

而常系统处理的只有模拟信号2）计控系统具有智能化3）计控系统有软件也有硬件，而常系统只有硬件二、第二章1）4 位 D/A 转换器为例说明其工作原理假设D3、D2、D1、D0全为1，则BS3、BS2、BS1、BS0全部与“1”端相连。

根据电流定律，有：由于开关 BS3 ~ BS0 的状态是受要转换的二进制数的状态是受要转换的二进制数 D3、D2、D1、D0 控制的，并不一定全是“1”。

因此，可以得到通式：考虑到放大器反相端为虚地，故：选取 R fb = R ，可以得到：对于 n 位 D/A 转换器，它的输出电压V OUT 与输入二进制数B( Dn-1~ D0) 的关系式可写成：的关系式可写成：结论：可见，输出电压除了与输入的二进制数有关，还与运算放大器的反馈电阻 Rfb 以及基准电压VREF 有关。

2）D/A 转换器性能指标是（1）分辨率是指 D/A 转换器能分辨的最小输出模拟增量。

计算机控制技术期末复习资料第二版姜学军编著教材

计算机控制系统(期末复习资料)⏹ 第一章绪论1、计算机控制系统的组成：由计算机（工业控制计算机）和工业对象（被控对象）组成。

2、计算机控制过程的3个步骤：实时数据采集；实时决策；实时控制。

3、过程输入输出通道：计算机和被控对象（或生产过程）之间设置的信息传递和转换的连接通道。

4、采样过程：在计算机控制系统中，信号是以脉冲序列或数字序列的方式传递的，把连续信号变成数字序列的过程；采样开关：实现采样的装置。

5、控制系统的稳态控制精度由A/D 、D/A 转换器的分辨率决定。

6、计算机控制系统是利用离散的信号进行控制运算。

7、香农采样定理：一个连续时间信号f(t)，设其频带宽度是有限的，其最高频率为ωmax(或fmax)，如果在等间隔点上对该信号f(t)进行连续采样，为了使采样后的离散信号f *(t)能包含原信号f(t)的全部信息量。

则采样角频率只有满足下面的关系：ωs ≥2ωmax8、采样保持器：将数字信号序列恢复成连续信号的装置。

9、零阶保持器所得到的信号是阶梯信号，它只能近似地恢复连续信号。

⏹ 第二章 Z 变换及Z 传递函数1、计算机控制系统属于闭环离散控制系统，它的输出量与输入量之间的关系可用差分方程来描述。

2、部分分式法3、常用信号的Z 变换单位脉冲信号：单位阶跃信号：单位速度信号：指数信号：正弦信号： 4、常用Z 变换表5、连续系统是用微分方程描述的，离散系统是用差分方程描述的，差分方程是离散系统时域分析的基础，而计算机系统的本质是离散系统。

6、Z 传递函数：在零初始条件下离散系统的输出与输入序列的Z 变换之比。

)()(t t f δ=)(1)(t t f =tt f =)(at e t f -=)(t t f ωsin )(=7、Z 传递函数的物理可实现性：k 时刻的输出y(k)不依赖于k 时刻之后的输入，只取决于k 时刻及k 时刻之前的输入和k 时刻之前的输出。

故G(z)是物理可实现的。

计算机控制系统清华大学出版社何克忠李伟习题参考答案

第一章1.1 计算机控制系统是怎么样分类的？按功能和控制规律可各分几类？答：计算机控制系统可按功能分类，按控制规律分类和按控制方式分类。

按功能计算机控制系统的分类：（1）数据处理系统。

（2）直接数字控制（简记为DDC）。

（3）监督控制（简记为SCC）。

（4）分级控制。

（5）集散控制。

（6）计算机控制网络。

按照控制规律计算机控制系统的分类：（1）程序和顺序控制。

（2）比例积分微分控制（简称PID控制）。

（3）有限拍控制。

（4）复杂规律控制。

（5）智能控制。

1.2 计算机控制系统由哪些部分组成？并画出方框图。

答：计算机控制系统由控制对象、执行器、测量环节、数字调节器及输入输出通道等组成。

方框图：P115 图1.21 输出反馈计算机控制系统1.9 简述采样定理及其含义。

答：采样定理：如果采样角频率ωω=2π/T大于2ωmax，即ωω≥2ωmax，则采样的离散信号ω∗(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)。

式中ωmax是连续信号y(t)的频谱特性中的最高角频率。

含义：要使采样信号ω∗(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)，必须正确选择采样角频率，使ωω≥2ωmax1.10 多路巡回检测时，采样时间τ，采样周期T和通道数N之间的关系。

答：采样时间是足够短的时间，y(kT)≈y(kT+?t),0<?t<ωω。

应满足 T≥Nωω。

1.12 设有模拟信号(0～5)V 和(2.5～5)V ，分别用8位、10位和12位A/D 转换器，试计算并列出各自的量化单位和量化误差。

答：量化单位q=ωωωω∗−ωωωω∗2ω−1≈ωωωω∗−ωωωω∗2ω,量化误差ε=q /2根据以上公式可求得(0~5)V ：(2.5~5)V ：1.14 试述数模转换器的作用？如何选择转换器的位数？答：数模转换器把数字量u(kT)转换成离散的模拟量ω∗(t)。

转换的精度取决模-数转换器的位数n ，当位数足够多时，转换可以达到足够高的精度。

计算机控制系统_清华大学_何克忠_李伟_习题参考答案

第一章1.1 计算机控制系统是怎么样分类的？按功能和控制规律可各分几类？答：计算机控制系统可按功能分类，按控制规律分类和按控制方式分类。

按功能计算机控制系统的分类：（1）数据处理系统。

（2）直接数字控制（简记为DDC）。

（3）监督控制（简记为SCC）。

（4）分级控制。

（5）集散控制。

（6）计算机控制网络。

按照控制规律计算机控制系统的分类：（1）程序和顺序控制。

（2）比例积分微分控制（简称PID控制）。

（3）有限拍控制。

（4）复杂规律控制。

（5）智能控制。

1.2 计算机控制系统由哪些部分组成？并画出方框图。

答：计算机控制系统由控制对象、执行器、测量环节、数字调节器及输入输出通道等组成。

方框图：P115 图1.21 输出反馈计算机控制系统1.9 简述采样定理及其含义。

答：采样定理：如果采样角频率=2/T大于2，即≥2，则采样的离散信号(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)。

式中是连续信号y(t)的频谱特性中的最高角频率。

含义：要使采样信号(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)，必须正确选择采样角频率，使≥1.10 多路巡回检测时，采样时间，采样周期T和通道数N之间的关系。

答：采样时间是足够短的时间，y(kT)y(kT+),0<<。

应满足 T≥N。

1.12 设有模拟信号(0～5)V和(2.5～5)V，分别用8位、10位和12位A/D转换器，试计算并列出各自的量化单位和量化误差。

答：量化单位q=,量化误差量化误差(2.5)V量化误差1.14 试述数模转换器的作用？如何选择转换器的位数？答：数模转换器把数字量u(kT)转换成离散的模拟量(t)。

转换的精度取决模-数转换器的位数n，当位数足够多时，转换可以达到足够高的精度。

1.19 计算机控制系统有哪些主要的性能指标？如何衡量？答：计算机控制系统主要有动态指标，稳态指标和综合指标1.20 如何衡量系统的稳定性？答：用相角裕量和幅值裕量来衡量计算机控制系统的稳定程度。

计算机控制系统特性分析

S 平面水平直线对应于z 平面具有相应角度的直线, ω = ω s / 2 时，正好对应z 平面的横轴
S 平面的等阻尼线对应于z 平面的螺旋线
2 对于二阶振荡系统 s + 2ξωn s + ω n = 0 ，在S平面上等阻尼线为通过原点的射线且 cos β = ξ ，在Z 平面上为螺旋线。 2
3、采用修正劳斯判据判断系统的稳定性
例4.1 应用劳斯判据,讨论下图4.6所示系统的稳定性，其中 K=1，T=1s。
闭环脉冲传递函数为
Φ ( z) =
系统特征方程为解：系统开环脉冲传递函数为
1 1 G ( z ) = Z [ H 0 ( s)Gp ( s )] = (1 − z −1 )Z [ Gp ( s )] = (1 − z −1 )Z [ 2 ] s s ( s + 1) 0.368 z + 0.264 = 2 z − 1.368 z + 0.368
系统判断稳定过程 1、系统分析求出系统开环传递函数G(Z) 求出系统闭环传递函数 Φ( z) 求出系统特征方程
2、采用双线性变换 z = 1+ w 或 z = 1 + (T / 2) w 转换到w 1 − (T / 2) w 1− w 域
w( z ) = an z n + an −1 z n −1 + an − 2 z n −2 + ..... + a1 z1 + a0 = 0 an wn + an−1w n−1 + an−2 wn −2 + ..... + a1w + a0 = 0
2
a1 > 0
w( z ) = a3 z 3 + a2 z 2 + a1 z + a0 = 0

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分组显示、趋势
处理机--高性能的工业控制机
当今的DCS操作站的功能强，速度快，记录数据大，所以对操作员站内的处理机系统提出了更高的要求。
操作员键盘和工程师键盘
（1）操作员键盘
通常采用防水、防尘能力，有明确图案（或名称）
标志的薄膜键盘。操作键根据其功能可以分为：系统功能键、控制调节键、翻页控制键、光标控制键、报警控
集散控制系统特点
与常规控制仪表相比较，优点控制功能齐全，可实现复杂控制、最优控制便于信息的综合和分析。存在问题 1、危险集中 2、性能问题：单机负荷过载 3、开发周期解决方法选用高可靠性能的计算机引入双重化，增加后备装置
集散控制系统的基本结构
DCS系统的结构是一个分布式系统。其逻辑结构为树结构。按系统结构进行垂直分解各级既相互独立由相互联系。每一级又水平分解成若干子集。
直接数字控制系统

直接数字控制系统
Direct Digital Control ——DDC

用一台工业计算机配以适当的输入输出设备，从生产过程中经输入通道获取信息，按照预先规定的控制算法计算出控制量，并通过输出通道，直接作用到执行机构上，实现对生产过程的闭环控制。

DDC控制系统实质上是以计算机为控制器过程控制系统。 DDC控制系统的特点：
工程师站（ENGINEERING STATION 简称ES)
用于控制应用软件组态、系统监视、系统维护的工程设备
组态软件
计算机控制的发展、方向和前景
一、控制理论的发展
控制论是自动控制、电子技术、计算机科学等多种学科相互渗透的产物。早期，自动控制系统发展的主要特点是凭借直觉的实证性发明，1948年维纳所著的《控制论》的发表标志着这门科学的正式诞生。根据自动控制技术发展的不同阶段，控制理论大致分为“经典控制理论”和“现代控制理论”两大部分。

高可靠性，友好的人机对话界面，方便的显示打印功能，灵活的控制规律。
集散控制系统的基本概念
集散控制系统是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和过程制要求的日益复杂应运而生的综合控制系统，
它紧密依赖于自动控制技术、计算机技术、通信技术和
CRT显示技术(4C)。集散控制系统又称分散型控制系统
DCS------Distributed Control System
80年代以来，自动控制理论又取得了突破性的发展，这就是鲁棒控制理论的
诞生和走向成熟。由于它能在数学模型存在不确定性下设计实现精确的控制系统，所以是一种更严格而又更实用的自动控制理论。应当指出，现代控制理论不能代替经典控制理论，当分析简单控制系统时，多采用经典控制理论的方法，但当分析与设计多输入多输出大型复杂系统时，只能借助现代控制理论的方法。二、计算机控制的发展方向： 1、最优控制 2、自适应、自学习和自组织
过程管理级
特征
信息量大易操作性容错性好
构成装置
监控计算机工程师操作台操作员操作站 (配有技术手段齐备、功能强的计算机、CRT显示器、操作键盘、及较大存储量的软、硬盘)
生产管理级

指定区域生产计划；各单元间的协调控制；装置的故障诊断处理和记录；各类操作数据的显示和记录。
综合（经营）管理级
1940~1960年间，经典控制理论得到了广泛的应用，它主要以传递函数、微分方程为数学基础，所用的数学工具为常微分方程、复变函数、拉普拉斯变换等，对单输入单输出线性定常系统的分析与设计，采用的方法主要是频率法和根轨迹法，控制器以模拟硬件为主。但频率法只适于研究系统的输入、输出信号的关系，无法反映系统一些中间变量关系的内部特性，而这些中间变量对实现最优控制是很重要的信息，并且对于时变系统、复杂的非线性系统、多输入多输出系统、最优控制系统和自适应控制系统等，经典控制就显得不适用了。
SO通道
模拟量输入通道(AI)
一般由端子板、信号调节器、A/D插板、及柜内连接电缆组成。

端子板：用于连接现场信号电缆，对每一路信号线路提供正负极两个接线端子及屏蔽层的接地端子。
柜内电缆：端子板、信号调节器与A/D板之间的信号连接。

信号调节器：将各种范围的模拟量输入信号统一转换成0—5V或 0—10V的电压信号送入A/D板。采用差动放大器，并且每一路都串接了滤波器。
过程管理级
控制系统工程师、操作员与DCS的界面—人机界面。
MMI—Man Machine Interface； OI—Operator Interface
操作人员
操作管理装置
了解生产过程的运行指令给生产过程发出操作指令
功能：
显示各种参数以操作、监视为主要任务、兼有部分管理功能，可对系统进行组织、监视和操作，对生产过程控制管理、故障诊断等。
管理范围：工程技术、经济、商业实务、人事活动
主要任务：① 收集各种信息(经济情报、市场预测、
销售合同、原材料库存状况、生产进
度、工艺流程及工艺参数). ② 产生综合性报表 ③ 进行长期性的趋势分析 ④ 审查最优化
⑤ 协调和调度各车间生产计划和各部门的关系
操作站（OPERATER STATION, 简称OS）以工业PC机为基础的人及接口设备，实现工艺过程监视、操作、记录等功能。可以一机配多 CRT，并配有薄膜键盘、触摸屏幕等输入方式。具有丰富、使用、友好的实时监控界面。具有
I/O通道
在过程控制计算机中，种类最多，数量最大的是各种I/O接口模件(卡件)。来自过程对象的被测信号通过输入卡件，进入现场控制站，然后按一定的算法进行数据处理，并通过输出卡件向执行设备送出控制或报警等信息。
输入卡件
信号
现场控制站数据处理
输出卡件
执行设备
I/O通道
AI通道
AO通道
SI通道
3、系统辨识
4、分级控制、集散型控制三、前景：
1、实现复杂的控制规律，提高控制质量，增加产品数量。
2、有效克服随机扰动。 3、控制规律灵活，多样，改动方便。
4、控制与管理结合，自动化程度进一步提高。
5、计算机控制投资少见效快。

外围设备的电信号（开关量或数字量）转换成一定的计算机数据码后，CPU经过接口地址就可以获得外部信息，通过相反途径就可以将计算结果输出到外部设备。计算机与外部设备的联结部件称为计算机输入/输出

（I/O）模块。
计算机内部结构原理图
ROM EPROM CPU I/O CRT PRN KB MOUSE NET I/O RAM
I/O 单元机笼
I/O 单元机笼
机柜结构
机柜内部装有多层机架，安装电源及多种模件外壳采用金属材料以提供电磁屏蔽。为保证散热降温，柜内装有风扇。柜内大多设有温度自动控制装置
机柜示例
浙大中控JX-300系统柜顶风扇
控制站插件箱
接线端子 I/O插件箱
卡件实例图
电源
交流电源：
交流电源经过集散系统的电盘的断路器给系统供电，保证现场控制站供电系统高效、稳定、无干扰。
“分散”指： 1、工艺上各种设备地理位置的分散。
2、功能分散。
“集”：集中监视、集中管理。
集散控制系统的定义
DCS系统是一个为满足大型工业生产日益复杂的过程控制的要求，从综合自动化角度出发，按功能分散、管理集中的原则构成。它具有高可靠性指标，不断以新的技术成果充实和研制，以微处理器、微型计算机技术为核心, 与数据通信技术、CRT显示、人机接口、输入输出技术相结合的，用于生产管理、数据采集和各种过程控制的处于新技术前沿的新型计算机控制系统。
计算机控制系统
概述

工业控制计算机的特点：

可靠性强，抗干扰能力强；
与用户设备联结方便；
可以使用单一的计算机语言，或通用语言。

计算机控制基本原理：

计算机中，所有数据均以高低电平表示—有电、无电；
所有数据存在位置都以地址表示；计算机通过指定地址（包括接口位置）对数据读、写。
概述
系统硬件
控制站（CONTROL STATION, 简称CS）: 由主控制卡、数据转发卡、I/O卡件、供电单元组成通过不同的硬件配置和软件设置可构成不同功能的控制站过程控制站PCS 逻辑控制站 LCS 数据采集站DAS 核心部件是主控制卡，它能进行多种过程控制运算和数字逻辑运算，并能通过下一级通信总线（SBUS)获得各种 I/O卡件的信息。
A/D插板：信号调节器输入的多路模拟信号，按CPU的指令逐一转变为数字量送给CPU。DCS多用12位A/D转换器。时间在100微秒左右。每块A/D插板输入8—64路模拟信号

模拟量输出通道（AO）
输出4—20mA或0—10mA的直流电流信号。
组成：
缆 D/A插板
D/A插板输出端子板
柜内电
每板可提供4—8路模拟输出，精度有8位、12位几种。输出负载能力一般要求小于500欧。
制键、字母数字键、可编程功能键、用户自定义键。
（2）工程师键盘：在组态和编制程序时使用。键盘的键采用便于系统生成的打字机键排列，键盘只有在系统生成时才和主体连接。
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系统软件

操作站监控软件
系统简介系统总貌报警一览控制分组
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组态软件
I/O组态标准画面组态报表登录组态组态常规控制方案组态流程图登录组态语言报警组态 SCX语言组态网络交换数据组态图形化控制方案

第四章计算机控制系统

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