计算机监控技术第1章 计算机控制系统概述
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第一章计算机控制系统概述习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的?计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤:(1)实时数据采集:对被控量的瞬时值进行检测,并输入给计算机。
(2)实时决策:对采集到的表征被控参数的状态量进行分析,并按已定的控制规律,决定下一步的控制过程。
(3)实时控制:根据决策,适时地对执行机构发出控制信号,完成控制任务。
2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么?(1)实时:所谓“实时”,是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的,即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理,并在一定的时间内作出反应并进行控制,超出了这个时间就会失去控制时机,控制也就失去了意义。
(2)“在线”方式:在计算机控制系统中,如果生产过程设备直接与计算机连接,生产过程直接受计算机的控制,就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(3)“离线”方式:若生产过程设备不直接与计算机相连接,其工作不直接受计算机的控制,而是通过中间记录介质,靠人进行联系并作相应操作的方式,则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成?各部分的作用是什么?由四部分组成。
图1.1微机控制系统组成框图(1)主机:这是微型计算机控制系统的核心,通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令,同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
主机的主要功能是控制整个生产过程,按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作,根据运算结果作出控制决策;对生产过程进行监督,使之处于最优工作状态;对事故进行预测和报警;编制生产技术报告,打印制表等等。
(2)输入输出通道:这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据,转换成可以对生产对象进行控制的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
第一章计算机控制系统概述§1.1概述随着科学技术的进步,人们越来越多地用计算机来实现控制系统。
近几年来,计算机技术、自动控制技术、检测与传感技术、CRT显示技术、通信与网络技术、微电子技术的高速发展,促进了计算机控制技术水平的提高。
本章主要介绍计算机控制系统及其组成、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和趋势。
1.1.1计算机控制技术研究的内容及特点1、研究的内容:主要研究控制理论、计算机技术(软、硬件技术)、网络通信技术、测量技术、信号处理技术等在微机控制中的应用、以及微机的控制方法及其应用。
2、主要的特点:1)理论性强:应用各种控制理论、信号处理理论等2)综合性强:应用有控制理论、计算机硬件技术、编程技术、网络技术、测量技术、信号处理技术、电子技术等3)实践性强:所有设计、计算必须要反复进行实验;在实践中积累了大量的经验方法、经验数据等4)理论与实践相结合5)实用性强6)应用广泛等1.1.2计算机控制技术这门课所应用到的技术:计算机技术、自动控制技术、微电子技术、信息处理技术、检测与传感技术、通信与网络技术、CRT显示技术等等1.1.3计算机控制技术的现状与发展趋势计算机控制技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术,对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策,达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术,主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分1.1.4目前,计算机控制技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。
一、以工业PC为基础的低成本工业控制自动化将成为主流二、PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展三、面向测控管一体化设计的DCS系统四、控制系统正在向现场总线(FCS)方向发展五、仪器仪表技术在向数字化、智能化、网络化、微型化方向发展六、数控技术向智能化、开放性、网络化、信息化发展七、工业控制网络将向有线和无线相结合方向发展八、工业控制软件正向先进控制方向发展► 1.2. 计算机控制系统的组成► 1.3 计算机控制系统分类► 1.4 计算机控制系统中的计算机► 1.5 微型计算机控制系统的发展趋势§1.2 计算机控制系统的组成★自动控制: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。
计算机控制系统课后答案1. 概述计算机控制系统是指利用计算机进行控制的系统,它采用计算机硬件和软件的协同作用,对被控对象进行监测、测量、判断以及控制操作的任务。
本文将回答计算机控制系统课后习题,以帮助读者加深对该课程的理解。
2. 习题答案2.1 什么是计算机控制系统?计算机控制系统是指利用计算机硬件和软件的协同作用,对被控对象进行监测、测量、判断以及控制操作的系统。
其核心是计算机的控制程序,通过对输入信号的处理和对输出信号的控制,实现对被控对象的精准控制。
2.2 计算机控制系统的组成计算机控制系统主要由以下几个组成部分构成:•输入设备:用于采集被控对象的状态信息,将其转化为数字信号输入到计算机中。
•输出设备:将计算机产生的控制信号转化为可被被控对象接受的信号。
•中央处理单元(CPU):负责执行控制程序,对输入信号进行处理和判断,并产生相应的控制信号。
•存储器:用于存储控制程序和控制数据。
•总线:用于传输控制信号和数据,连接CPU、存储器和输入输出设备。
2.3 计算机控制系统的特点•精确性:计算机控制系统能够对被控对象进行精确的控制,实时调整控制参数,确保控制过程的稳定性和准确性。
•灵活性:通过编写不同的控制程序,可以实现对不同对象的控制,具有很高的灵活性。
•可靠性:计算机控制系统具有自主诊断和故障处理能力,当出现故障时,能够自动检测、定位和修复错误,提高了系统的可靠性。
•扩展性:计算机控制系统可以根据需要增加或替换硬件设备,增加系统的功能和性能。
•可维护性:计算机控制系统通常使用模块化设计,方便对系统进行维护和升级。
2.4 计算机控制系统的应用领域计算机控制系统广泛应用于工业自动化领域,例如:•工业生产线控制:计算机控制系统可以对生产线上的各个环节进行监控和控制,提高生产效率和产品质量。
•交通信号控制:计算机控制系统可以对交通信号灯进行精确控制,实现交通流量的调度和优化。
•智能家居系统:计算机控制系统可以对家庭设备进行智能控制,实现远程操控和自动化管理。
第一章计算机控制系统概述习题参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤:(1)实时数据采集:对被控量的瞬时值进行检测,并输入给计算机。
(2)实时决策:对采集到的表征被控参数的状态量进行分析,并按已定的控制规律,决定下一步的控制过程。
(3)实时控制:根据决策,适时地对执行机构发出控制信号,完成控制任务。
2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么(1)实时:所谓“实时”,是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的,即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理,并在一定的时间内作出反应并进行控制,超出了这个时间就会失去控制时机,控制也就失去了意义。
(2)“在线”方式:在计算机控制系统中,如果生产过程设备直接与计算机连接,生产过程直接受计算机的控制,就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(3)“离线”方式:若生产过程设备不直接与计算机相连接,其工作不直接受计算机的控制,而是通过中间记录介质,靠人进行联系并作相应操作的方式,则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成各部分的作用是什么由四部分组成。
(1)主机:这是微型计算机控制系统的核心,通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令,同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
主机的主要功能是控制整个生产过程,按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作,根据运算结果作出控制决策;对生产过程进行监督,使之处于最优工作状态;对事故进行预测和报警;编制生产技术报告,打印制表等等。
图微机控制系统组成框图(2)输入输出通道:这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据,转换成可以对生产对象进行控制的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
(3)外部设备:这是实现微机和外界进行信息交换的设备,简称外设,包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。
互联网计算机敏感信息监控系统用户手册第一章产品概述随着信息化建设的深入推进,信息安全形势日益严峻。
由于移动设备交叉使用、保密意识薄弱、个人疏忽等原因导致部分接入互联网的计算机存在违规处理或保存敏感信息的行为。
传统检查手段无法及时发现并采取措施,需要更强有力的技术手段。
互联网计算机敏感信息管理控制系统是一套专门为各党政机关、军工院所、企事业单位提供的系统性、综合性、全方位的安全管理平台。
依托此平台,管理人员能够实时监控各互联网计算机中存在的敏感信息文件操作和网络访问行为,实时发现违规存储介质接入和敏感信息拷贝行为,并立即采取控制措施,防止敏感信息进一步泄露。
系统管理中心支持动态下发各类检查指令,指令终端计算机执行特定专项检查或者季度、月度常规检查,并实时上报检查结果。
该系统解决了传统保密检查手段单一、效率低下、实时性差、管控不协调等缺点,是一款高性能、全方位的综合安全保密解决方案。
第二章敏感信息监控平台系统构成一、系统组成敏感信息监控平台系统,主要由以下几部分组成:1、敏感信息监控平台服务器用来设置客户端监控参数及其它配置信息。
包括客户端的安装管理、注册管理、监控策略发送、系统应用策略制定、报警信息显示等功能。
2、敏感信息监控平台系统客户端用来执行监控操作的应用程序,运行在被监控的客户端上,其控制策略由监控服务器统一发送,并自动更新,主要功能包括:1、监控客户端上所有对文档的操作行为,包括创建、打开、保存、复制、粘贴、编辑、删除操作,并在监控服务器上形成操作日志;2、对正在处理的文档进行涉密分析,如果存在涉密嫌疑,则向监控服务器报警,并将涉嫌文件在服务器上备份待查,同时阻断该机的网络连接;3、可在本机上记录对文档的所有操作,并对文档的每一次修改都自动备份以供日后查看;4、接收监控服务器的管理命令,执行监控服务器下发的各种策略操作。
三、敏感信息监控平台运行坏境1、敏感信息监控平台服务器本产品自带,一般部署在局域网内。
计算机操作系统第0章计算机系统概述计算机系统由操作员、软件系统和硬件系统组成。
软件系统:有系统软件、支撑软件和应用软件三类。
系统软件是计算机系统中最靠近硬件层次不可缺少的软件;支撑软件是支撑其他软件的开发和维护的软件;应用软件是特定应用领域的专用软件。
硬件系统:借助电、磁光、机械等原理构成的各种物理部件的组合,是系统赖以工作的实体。
如今计算机硬件的组织结构仍然采用冯诺依曼基本原理(有控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备—通常把控制器和运算器做一起称为中央处理机cpu,把输入输出设备统称为I/O设备)。
关于计算机系统的详细:Cpu的四大组件构成:ALU、CU、寄存器和中断系统。
存储器:理想存储器是大容量、高速度和低价位。
在计算机系统中存储器的分层结构:寄存器、高速缓存(cache)(用于解决cpu和内存读写速度过于不匹配)、主存(RAM和ROM)、磁盘和磁带。
I/O系统:由I/O软件和I/O硬件组成,前者用于将数据输入主机和将数据计算的结果输出到用户,实现I/O系统与主机工作的协调。
I/O硬件包括接口模块和I/O设备。
关于系统中断:利用中断功能,处理器可以在I/O操作执行过程中执行其他指令。
第1章操作系统引论操作系统的定义:控制和管理计算机软、硬件资源,合理组织计算机的工作流程,以便用户使用的程序集合。
计算机的四代发展:(1)没有操作系统的计算机(没有晶体管,使用机器语言写成的)(2)有监控系统的计算机(出现晶体管,使用汇编语言和高级语言,出现了单道批处理系统)(3)带操作系统的计算机(出现了小规模的集成电路,出现了多道程序设计技术—相当于系统中断,由于多道程序不能很好的满足用户对响应时间的要求,出现了分时系统。
多批道处理系统和分时系统的出现标志着操作系统的形成。
)(4)多元化操作系统的计算机(出现了大规模集成电路,分布式操作系统)操作系统的特征并发性:两个或两个以上的事物在同一个时间间隔内发生。
青岛大学教案学院:自动化工程学院教研室:控制系课程名称:微型计算机控制技术任课教师:丁军航1.课程性质:该课程是青岛大学自动化专业、电气工程及其自动化专业的主干专业课程,也是电子信息工程、计算机应用等专业的选修课,理论性、应用性、实践性和综合性强。
2.学习目的和要求目的:通过本课程的学习,使学生掌握计算机控制系统的理论与技术,受到较好的工程实践基本训练,具有分析、设计、开发和研究计算机控制系统的基本能力。
要求:(1)了解计算机控制系统的组成、接口和过程通道设计的基本知识;(2)掌握数字程序控制的基本原理和程序编制;(3)掌握常规及复杂控制策略、应用程序设计与实现技术;(4)学会计算机控制系统的硬件、软件设计与研制方法;(5)初步了解分散型测控网络技术和现场总线技术。
3.选用教材与课程地位(1)本课程选用的教材,由本课程组编写,是国家级“十一五”规划教材,由机械工业出版社2007 年6 月出版(2)本课程曾选用的教材,也由本课程组编写,2002 年获全国高等学校优秀教材二等奖。
由清华大学出版社出版,先后印刷21 次,发行量近12 万册,被许多高校选作教材,在国内产生了很大影响。
(2)本课程于2004 年被评为山东省精品课程。
4.内容简介全书共分9 章。
第1 章是绪论,介绍了计算机控制系统及其组成、计算机控制系统的典型型式、计算机控制系统的发展概况和趋势;第2 章讨论了计算机控制系统的硬件设计技术;第3 章讨论了数字控制技术,重点介绍了逐点比较法插补原理、多轴步进驱动控制技术和多轴伺服驱动控制技术;第4 章讨论了常规及复杂控制技术,主要介绍了数字控制器的各种控制算法;第5 章讨论了现代控制技术,主要介绍了采用状态空间的输出反馈设计法、极点配置设计法、最优化设计法;第6 章讨论了先进控制技术,重点介绍了模糊控制技术、神经网络控制技术、专家控制技术和预测控制技术;第7 章计算机控制系统的软件设计技术;第8 章讨论了分布式测控网络技术;第9 章讨论了计算机控制系统的设计原则、步骤和工程实现,并给出了设计实例。
智能安防监控系统解决方案第一章:智能安防监控系统概述 (2)1.1 智能安防监控系统简介 (2)1.2 智能安防监控系统的发展趋势 (2)第二章:系统架构与设计 (3)2.1 系统整体架构 (3)2.1.1 数据采集层 (3)2.1.2 传输层 (3)2.1.3 数据处理与分析层 (4)2.1.4 应用层 (4)2.2 关键技术模块设计 (4)2.2.1 视频监控技术 (4)2.2.2 传感器技术 (4)2.2.3 数据传输技术 (5)2.2.4 人工智能技术 (5)第三章:前端感知设备 (5)3.1 视频监控摄像头 (5)3.1.1 摄像头类型 (5)3.1.2 摄像头功能 (6)3.2 传感器设备 (6)3.2.1 传感器类型 (6)3.2.2 传感器功能 (6)第四章:传输网络技术 (7)4.1 有线传输技术 (7)4.2 无线传输技术 (7)第五章:数据存储与管理 (8)5.1 存储技术 (8)5.2 数据管理策略 (8)第六章:智能分析与处理 (9)6.1 视频内容分析 (9)6.1.1 目标检测与跟踪 (9)6.1.2 行为识别与预警 (9)6.1.3 场景理解与分析 (9)6.2 人工智能算法应用 (9)6.2.1 深度学习算法 (10)6.2.2 机器学习算法 (10)6.2.3 模型优化与压缩 (10)6.2.4 边缘计算 (10)第七章:安防监控平台建设 (10)7.1 平台架构设计 (10)7.2 平台功能模块 (11)第八章:安全防护措施 (12)8.1 数据安全 (12)8.1.1 数据加密 (12)8.1.2 数据完整性验证 (12)8.1.3 数据备份与恢复 (12)8.1.4 数据访问控制 (12)8.2 系统安全 (12)8.2.1 系统安全防护 (12)8.2.2 网络安全 (13)8.2.3 设备安全 (13)第九章:运维与维护 (13)9.1 系统运维管理 (13)9.1.1 运维团队建设 (13)9.1.2 运维制度制定 (14)9.1.3 运维工具与平台 (14)9.2 维护与故障处理 (14)9.2.1 维护策略 (14)9.2.2 故障处理流程 (14)9.2.3 故障分类与处理方法 (14)第十章应用案例分析 (15)10.1 城市安防案例 (15)10.2 企事业单位安防案例 (15)第一章:智能安防监控系统概述1.1 智能安防监控系统简介智能安防监控系统是指运用现代电子技术、计算机技术、网络通信技术、大数据分析技术等多种技术手段,对监控区域进行实时监控、智能分析、预警报警、远程控制等功能于一体的安全防范系统。
第1章计算机控制系统概述习题与思考题1-1 测控系统微机化的重要意义是什么?1-2 对计算机控制系统有哪些基本要求?1-3 闭环控制与开环控制有什么不同?1-4 计算机控制系统中的在线方式与离线方式的含义是什么?1-5 按应用领域和设备形式,计算机控制系统可分为哪几种?1-6计算机控制系统有哪几种输入与输出信号?各有什么特点和应用场合?1-7 针对不同行业、不同被控对象,可以选择哪些计算机控制装置(主机)?1-8 以定位减速和工件加工为例,说明计算机控制系统的工作原理。
1-9 什么是实时计算机系统?在计算机控制系统中实时性体现在哪几个方面?1-10 什么是智能控制?有哪几种形式的智能控制系统?1-11 计算机控制系统各环节软、硬件的发展趋势是什么?参考答案1-1 测控系统微机化的重要意义是什么?答:传统的测控系统主要由“测控电路”组成,所具备的功能较少,也比较弱。
随着计算机技术的迅速发展,使得传统的测控系统发生了根本性变革,即采用微型计算机作为测控系统的主体和核心,替代传统测控系统的常规电子线路,从而成为新一代的微机化测控系统。
由于微型计算机的速度快、精度高、存储容量大、功能强及可编程等特点,将微型计算机引入测控系统中,不仅可以解决传统测控系统不能解决的问题,而且还能简化电路、增加或增强功能、提高测控精度和可靠性,显著增强测控系统的自动化、智能化程度,而且可以缩短系统研制周期、降低成本、易于升级换代等。
因此,现代测控系统设计,特别是高精度、高性能、多功能的测控系统,目前已很少有不采用计算机技术的了。
在当今,完全可以这样说,没有微处理器的仪器就不能称为仪器,没有微型计算机的测控系统就更不能称其为现代工业测控系统。
计算机技术的引入,为测控系统带来以下一些新特点和新功能:1)自动清零功能。
在每次采样前对传感器的输出值自动清零,从而大大降低因测控系统漂移变化造成的误差。
2)量程自动切换功能。
可根据测量值和控制值的大小改变测量范围和控制范围,在保证测量和控制范围的同时提高分辨率。
3)多点快速测控。
可对多种不同参数进行快速测量和控制。
4)数字滤波功能。
利用计算机软件对测量数据进行处理,可抑制各种干扰和脉冲信号。
5)自动修正误差。
许多传感器和控制器的特性是非线性的,且受环境参数变化的影响比较严重,从而给仪器带来误差。
采用计算机技术,可以依靠软件进行在线或离线修正。
6)数据处理功能。
利用计算机技术可以实现传统仪器无法实现的各种复杂的处理和运算功能,比如统计分析、检索排序、函数变换、差值近似和频谱分析等。
7)复杂控制规律。
利用计算机技术不仅可以实现经典的PID控制,还可以实现各种复杂的控制规律,例如,自适应控制、模糊控制等;同时也能够实现控制方案和控制规律的在线修改,使整个系统具有很大的灵活性与适应性。
8)多媒体功能。
利用计算机的多媒体技术,可以使仪器具有声光、语音、图像、动画等功能,增强测控系统的个性或特色。
9)通信或网络功能。
利用计算机的数据通信功能,可以大大增强测控系统的外部接口功能和数据传输功能。
采用网络功能的测控系统则将拓展一系列新颖的功能。
10)自我诊断功能。
采用计算机技术后,可对控制系统进行监测,一旦发现故障则立即进行报警,并可显示故障部位或可能的故障原因,对排除故障的方法进行提示。
通过应用计算机测控技术,可以稳定和优化生产工艺,提高产品质量,降低能源和原材料消耗,降低生产成本;更为重要的是通过应用计算机测控技术还可以降低劳动者的生产强度,提高领导者的管理水平,从而带来极大的社会效益。
正因为如此,计算机测控技术得到了迅速的发展。
1-2 对计算机控制系统有哪些基本要求?答:计算机测控系统的测控对象是生产过程,其最终目标是实现生产过程自动化,提高生产效率,降低能耗,减轻工人的劳动强度,同时,计算机测控系统还应综合考虑自动化、计算机、检测及网络通讯等技术领域的发展趋势和系统之间的互联技术需求。
一般说来,对计算机测控系统的基本要求如下:1)具有良好的实时性实时性是控制对象按规定工艺运行的必要条件之一。
对于不同的控制对象、不同的控制参数,其对系统的实时性具有不同的要求。
例如,流量、压力的控制周期小于温度的控制周期,也就是说,流量和压力控制对系统的实时性要求高于温度控制对系统实时性的要求。
2)具有高可靠性和较强的环境适应性可靠性是控制对象或生产过程连续运行的根本保证,许多生产过程是连续运行的,计算机测控系统的故障将导致生产过程的中断。
要求计算机系统一旦出现故障,能迅速指出故障点和处理办法,便于立即修复。
有的测控对象或生产过程所处的环境是非常恶劣的,计算机测控系统往往安装在控制对象的附近(如各种变送器、执行机构等),这就要求系统能较强的适应高温、腐蚀、振动、冲击、灰尘等环境;工业环境电磁干扰严重,供电条件不良,要求计算机有较高的电磁兼容性,以确保系统的可靠性不会因环境的变化而受影响。
3)采用标准化部件,便于扩充、升级和维护计算机测控系统应尽量采用标准化部件,以免受到部件供应商的制约,同时便于对系统进行输入/输出点数的扩充和系统的功能性扩充。
4)具有良好的人机界面和丰富的监视画面根据目前的计算机技术,一个良好的计算机测控系统的测控软件应基于Win NT/Win 98/Win XP操作系统平台或具有图形界面的多任务操作系统平台。
测控软件应提供丰富的操作画面,既要满足操作人员的操作习惯和较高的操作成功率,又要保证操作人员能够迅速处理生产过程的突发事件。
5)具有良好的系统组态和可选的各种控制策略计算机测控系统分为专用和通用两种类型。
一个通用的工业测控计算机系统往往具有灵活的系统组态功能和丰富的控制策略。
所谓系统组态,是指系统工程师可以根据不同的控制对象或生产过程,配置输入/输出点数、过程板卡类型及设备地址、画面种类形式和画面数量以及网络通讯协议等。
控制策略又称为控制算法,一个产品化的工业控制计算机系统具有数十种控制算法,包括常规控制算法、模糊控制算法和专家系统等。
6)具有网络通讯功能,便于实现工厂自动化和信息化工厂信息化是信息技术发展和国民经济信息化的必然要求。
工业控制计算机系统往往采用分层体系结构,其低层网络使用实时性较高的工业控制网络协议,保证控制任务的实时性;其高层网络使用计算机通用网络协议,便于信息的互通、互联和共享。
1-3 闭环控制与开环控制有什么不同?答:计算机控制系统由控制计算机本体(包括硬件、软件和网络结构)和受控对象两大部分组成。
工业生产中的自动控制系统随控制对象、控制算法和采用的控制器结构的不同而有所差别。
从常规来看,控制系统为了获得控制信号,要将被控量y和给定值w相比较,得到偏差信号e=w-y。
然后直接利用e来进行控制,使系统的偏差减小直到消除偏差使被控量等于给定值。
这种控制,由于控制量是控制系统的输出,被控制量的变化值又反馈到控制系统的输入端,与作为系统输入量的给定值相减,信号传递形成了闭合回路,所以称为闭环负反馈系统,其结构如习题图0-1a所示。
从图0-1a可知,该系统通过测量传感器对被控对象的被控参数(如温度、压力、流量、速度等物理量)进行测量,再由变送单元将这些量变换成一定形式的电信号,反馈给控制器。
控制器将反馈信号对应的工程量与系统给定的设定值工程量比较,形成偏差输入,控制器就产生控制信号按一定控制规律驱动执行机构进行工作,执行机构产生的操纵变量使被控参数的值与给定值保持一致。
此类负反馈控制是自动控制的基本形式,也是大多数控制系统具备的结构。
图0-1b是另一种控制结构,即开环控制系统。
它与闭环控制系统的区别在于它不需要控制对象的反馈信号。
它的控制是直接根据给定值驱动执行机构去控制被控对象工作的。
这种信号的传递是单方向的。
被控制量在整个控制过程中对控制量不产生影响。
开环控制系统不能自动消除被控参数与给定值之间的偏差,控制系统中产生的误差全部反映在被控参数上。
它与闭环控制系统相比,控制结构简单,但性能较差,常用在一些特殊的控制场合。
因此,大多数控制系统即定值控制系统均采用闭环控制系统。
1-4 计算机控制系统中的在线方式与离线方式的含义是什么?答:在计算机控制系统中,生产过程与计算机系统直接相连,并接受计算机直接控制的方式称称为在线方式或联机方式:在计算机控制系统中,生产过程与计算机系统不相连,或虽受连接但过程不受计算机控制,而是靠人工进行联系并做相应操作的方式称离线方式或脱机方式。
1-5 按应用领域和设备形式,计算机控制系统可分为哪几种?答:按应用领域分类:1)专用计算机控制系统这类系统的特点是应用领域比较专一,或者是专门为某项应用而设计、开发的,如各种智能仪器仪表、数控机床控制器等。
带有智能控制功能的家电产品也可属这类系统。
这些系统偏重于某几项特定的功能,系统的软硬件比较简单和紧凑,常用于批量的定型产品中。
硬件完全按系统的要求进行配置,软件固化于芯片中,一般可采用单片机系统或专用的控制芯片来实现,开发完成后一般不做较大的改动。
对于功能要求较高,但应用领域及目的相当明确的系统,一般也可配置档次较高的硬件和专用软件,构成高性能专用计算机控制系统。
2)通用计算机控制系统这类系统较多应用于功能较全的数据采集和过程控制。
例如,实时数据采集系统、工业过程控制计算机系统等。
绝大多数的工业部门都会遇到这类系统。
尽管随行业的不同对系统会有不同的具体要求,但在实时数据采集和过程控制方面都有很多共性要求。
为了降低开发费用,缩短开发周期,一般是选用通用的软硬件资源来构成用户自己的应用系统。
为此,一般采用如下的途径来实现:计算机一般选用工业级总线式计算机,其具体配置可选;I/O通道多选用工业化生产的标准板卡或模块;软件平台一般采用较为流行的操作系统,如Windows NT、Windows XP等;也可购置通用的数据采集/过程控制软件包,功能较好的软件包一般都可根据用户需求进行相应的组态和系统生成;利用通信网络将单个的计算机系统组成规模更大、功能更全的集散型控制系统。
大型的系统可有上千个回路,有数千个测控点,可用于大型企业的数据采集、监控管理、闭环控制、分级优化管理等多种场合。
按设备形式分类:无论是简单的控制系统还是复杂的控制系统,根据其系统控制设备的结构形式或设备形式,均可将其分解成仪表调节器、可编程序控制器、微型计算机等几种基本的控制设备。
一个大型的工业控制计算机系统可能由这些基本控制设备中的某几种组成。
随着技术的发展,几种基本控制设备之间已经互相渗透,如大型PLC系统具有集散型系统的某些功能,集散型系统具有PLC的功能,仪表调节器可以和微型计算机组成中小型DCS等。
对于最终用户来说,了解工业控制计算机系统的设备类型往往胜过了解设备的技术规格。
因此,对工业控制计算机系统进行设备分类具有更重要的现实意义。