常规及复杂控制技术

微型计算机控制技术课程综述专业： 10自动化(2)班姓名：孙修才学号： 1005075044 授课老师：丁健目录一、计算机控制技术简介 (2)二、计算机控制课程简介 (2)第1章绪论 (2)1.1 计算机控制系统概述 (2)1.2 计算机控制系统的组成 (2)1.3 计算机控制系统的发展概况和趋势 (2)第二章计算机控制系统的硬件设计技术 (3)2.1数字量输入输出接口与过程通道 (3)2.3模拟量输入输出接口与过程通道 (3)第三章数字控制技术 (3)3.1逐点比较法插补原理 (3)3.2多轴步进驱动控制技术 (3)常规及复杂控制技术 (4)4.1数字控制器的连续化设计技术 (4)4.2数字控制器的离散化设计技术 (4)4.3纯滞后控制技术 (4)4.4解耦控制技术 (4)第五章现代控制技术 (5)第六章应用程序设计与实现技术 (5)第七章人机接口技术与监控组态软件 (5)7.1人机接口(HML/SCADA)技术 (5)7.2监控组态软件 (5)第八章分布式测控网络技术 (6)8.1工业网络技术 (6)8.2分布式控制系统(DCS) (6)第九章计算机控制系统设计与实现 (6)9.1系统设计的原则与步骤 (6)9.2系统的工程设计与实现 (6)三、课程学习总结 (7)一、计算机控制技术简介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、通信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。

微型计算机控制技术是一门跨学科以及应用性、技术性、综合性都很强的专业技术课程，要求具备较强的自动控制理论、微型计算机原理、模拟电子技术、数字电子技术等专业基础知识。

通过学习，要求掌握计算机控制系统的控制原理和分析设计方法，具备基本的设计技能，能够设计出简单的计算机控制系统。

计算机控制技术这门课程是自动化、测控技术与仪器专业以及相关专业的一门专业课，主要讲述计算机控制系统的基本结构、基本原理，计算机控制系统的数学描述及设计方法，计算机控制系统软、硬件的设计方法与实现途径。

第1章绪论1.什么是计算机控制系统？计算机控制系统由哪几部分组成？答：计算机控制系统就是利用计算机（通常称为工业控制计算机，简称工业控制机）来实现生产过程自动控制的系统。

计算机控制系统的组成：计算机控制系统由计算机（工业控制机）和生产过程两大部分组成。

2.计算机控制系统的典型型式有哪些？答：计算机控制系统的典型型式包括：操作指导控制系统；直接数字控制系统（DDC）；监督控制系统（SCC，也称设定值控制）；集散控制系统（DCS）；现场总线控制系统（F CS）和综合自动化系统。

3.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？答：所谓实时，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，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制也就失去了意义。

在计算机控制系统中，生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式；生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人进行联系并做相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。

4.讨论计算机控制系统的发展趋势。

答：网络化、扁平化、智能化、综合化。

第2章计算机控制系统的硬件设计技术5.请分别画出一路有源I/V变换电路和一路无源I/V变换电路图，分别说明各元器件的作用。

6.什么是采样过程、量化、孔径时间？答：按一定的时间间隔T，把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号，转变成在时刻0、T、2T、……、kT的一连串脉冲输出信号的过程称为采样过程。

所谓量化，就是采用一组数码（如二进制码）来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换为数字信号。

在模拟量输入通道中，A/D转换器将模拟信号转换成数字信号总需要一定的时间，完成一次A/D转换所需要的时间称为孔径时间。

7.采样保持器的作用是什么？是否所有的模拟量输入通道中都需要采样保持器？为什么？答：为了提高模拟量输入信号的频率范围，以适应某些随时间变化较快的信号的要求，可采用带有保持电路的采样器，即采样保持器（为了防止在A/D转换之前信号就发生了变化，致使A/D转换的结果出错，因而采用采样保持器来使得信号维持一段时间）。

施密斯预估控制姓名：学号：班级：1 实验目的对大多数控制系统，采用常规的控制技术均可以达到满意的控制效果，但对于复杂及特殊要求的控制系统，采用常规的控制室技术很难达到目的，在这种情况下，就需要采用复杂控制技术，其中Smith 预估控制算法是常用的一种，通过本实验加深对Smith 预估控制算法的理解和掌握。

2 实验原理图1为被控对象具有纯滞后特性的单回路反馈控制系统，D （s ）是控制器，被控对象的传递函数为etss -)(G p ，其中，)(G p s 为被控对象中不包含纯滞后部分的传递函数，ts-e为被控对象纯滞后部分的传递函数。

)(t r )(t e )(t u )(t y_施密斯预估原理：与D （s ）并接一补偿环节，用来补偿被控对象中的纯滞后部分，这个补偿环节称为预估器，其传递函数为)1)((G p tse s --，t 为纯滞后时间，补偿后的系统结构如图2所示。

)(t r )(t e )(t u )(t y_ _)(t y τ由施密斯预估控制器)1)((G p tses --和控制器D （s ）组成的回路陈伟纯滞后补偿器，)(s Ds e s τ-)(G p)(s Ds e s τ-)(G p)1)((G p ts e s --其传递函数为：)1)(()(1)()(D m s p e s G s D s D s τ--+=经过补偿后的系统闭环传递函数为：s p p sp m sp m e s G s D s G s D es G s D e s G s D τττ---+=+=Φ)()(1)()()()(1)()(s ）（该式说明，进过补偿后，消除了之后部分对控制系统的影响，因为式中ts-e 在闭环控制回路之外，不影响系统的稳定性。

设广义被控对象为：1011()()()1Ts s se e H s G s G s es T sττ----==⋅+取T=1、τ=2、T 1=2.88，经采样（T=1s ）保持后，其广义对象z 传递函数为00.2934()0.7066G z z =-，而2se -转换为2个单位迟延。

第⼗六章控制 了解管理控制职能的基本内容，认识控制系统的类型和功能； 掌握基本的控制⽅法和技术。

控制：掌握控制的概念，识记常规控制与⾮常规控制的含义，了解计划与控制的关系，领会控制的内容和控制的作⽤。

控制的类型：识记前馈控制、现场控制、反馈控制，领会控制是⼀个循环过程。

控制的过程：识记控制过程的三个步骤，领会控制是⼀个连续过程，它使管理⼯作成为⼀个闭路系统。

控制系统设计：识记控制系统的概念，领会控制系统设计需要注意的问题。

控制的⽅法与技术：识记传统控制⽅法的基本形式，掌握预算控制、程序控制、计划评审技术的含义。

第⼀节控制概述 〖基本内容〗 控制是管理的基本职能之⼀，是对组织内部的管理活动及其效果进⾏的衡量和校正，其⽬的是确保组织的⽬标以及为此⽽拟定的计划得以实现。

控制职能是每⼀位负责执⾏计划的主管⼈员的重要职责，尤其是直线主管⼈员的重要职责。

控制职能使管理的过程成为⼀个闭路系统，成为⼀种连续的过程。

控制职能采取纠正措施，把那些不符合要求的管理活动引回到正常的轨道上来，使管理系统稳步地实现预定⽬标。

⼀、控制的概念 控制：是指由管理⼈员对当前的实际⼯作是否符合计划进⾏测定，并促使组织⽬标实现的过程。

控制主要体现在计划的执⾏过程中，是⼀种不断对照计划来检查现有的作业状况的活动。

控制的⽬的是要保证实际⼯作与计划⼀致，管理活动的控制过程也就是管理⼈员对下属部门或个⼈的⼯作进展、实际结果进⾏统辖，找出偏差并加以纠正的过程。

控制包括了管理⼈员为保证实际⼯作能与计划⼀致⽽采取的⼀切⾏动。

具体地说，在组织⽬标确⽴之后，管理总是通过计划来设计出达到⽬标的⼿段或⾏动⽅案，⽽⼀旦计划付诸实施，就会发现许多事先未能预料到的因素在发⽣作⽤，⽽且像不断变化着的环境因素等，也是不可能完全被纳⼊到计划之中的。

管理的控制职能是与管理的计划职能联系在⼀起的。

计划是控制的前提，计划⼜需要控制来为其提供保障，只有借助于控制，才能纠正计划执⾏中出现的偏差，把那些不符合要求的管理活动引回到正常轨道上来，使管理系统稳步地实现计划⽬标。

解析智能控制技术是什么及与传统控制的区别解析智能控制技术是什么及与传统控制的区别智能控制是什么智能控制（intelligent controls）在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。

对许多复杂的系统，难以建立有效的数学模型和用常规的控制理论去进行定量计算和分析，而必须采用定量方法与定性方法相结合的控制方式。

定量方法与定性方法相结合的目的是，要由机器用类似于人的智慧和经验来引导求解过程。

因此，在研究和设计智能系统时，主要注意力不放在数学公式的表达、计算和处理方面，而是放在对任务和现实模型的描述、符号和环境的识别以及知识库和推理机的开发上，即智能控制的关键问题不是设计常规控制器，而是研制智能机器的模型。

此外，智能控制的核心在高层控制，即组织控制。

高层控制是对实际环境或过程进行组织、决策和规划，以实现问题求解。

为了完成这些任务，需要采用符号信息处理、启发式程序设计、知识表示、自动推理和决策等有关技术。

这些问题求解过程与人脑的思维过程有一定的相似性，即具有一定程度的“智能”。

随着人工智能和计算机技术的发展，已经有可能把自动控制和人工智能以及系统科学中一些有关学科分支（如系统工程、系统学、运筹学、信息论）结合起来，建立一种适用于复杂系统的控制理论和技术。

智能控制正是在这种条件下产生的。

它是自动控制技术的最新发展阶段，也是用计算机模拟人类智能进行控制的研究领域。

智能控制是以控制理论、计算机科学、人工智能、运筹学等学科为基础，扩展了相关的理论和技术，其中应用较多的有模糊逻辑、神经网络、专家系统、遗传算法等理论和自适应控制、自组织控制、自学习控制等技术。

智能控制与传统控制的区别控制界在近年来的共识认为控制器的设计从信息科学的层面看，其核心是控制算法的设计，控制算法主要根据系统的输入与输出信息、系统及其可能产生变化的信息、系统工作环境的信息，以及对系统所提任务和要求变化的信息，经过采集、加工、分析、计算以形成系统能接受并可据此进行工作的控制命令。