PDF《第1章 计算机控制系统概述》

3 ? 软件 系统软件 应用软件 操作系统――管理程序、磁盘操作系统程序等 诊断系统――调试程序、诊断程序等 开发程序 程序设计语言――汇编语言、 算法语言, 如BASIC、 ALGOL、FORTRAN、PASCL、 COBOL 等 语言处理程序――汇编程序、解释程序、 译程序 服务程序――装配程序、编辑程序 模拟系统――系统模拟、仿真、移植软件 数据库管理系统 信息处理――文字翻译、资料检索、企业管理 过程监视 巡回检测程序 数据处理程序 上下限检查及报警程序 操作面板服务程序 判断程序 过程分析程序 过程控制计算 控制算法程序 PID 算法 最优化控制 串级调节 比值调节 前馈调节 系统默认 其他 事故处理程序 信息管理程序 信息生成调度 文件管理 输出、打印、显示等 公共服务程序 基本运算程序 函数运算程序 数码转换程序 格式编辑程序 图1-2 计算机控制系统的软件分类 1.2 计算机控制系统的分类 根据被控对象的特点、环境、要求,可采用不同类型的控制系统. 1.2.1 操作指导控制系统 操作指导控制系统,是指计算机的输出不直接用来控制生产对象,而只是对系统过程参 数进行收集、加工和处理,然后输出数据,由操作人员根据这些数据进行控制操作的计算机 控制系统.每隔一定时间,计算机就进行一次采样,经过 A/D 转换后送入操作指导计算机进 计算机控制技术 ?

4 ? 行加工、处理,然后报警、显示、打印,属于开环控制结构,如图 1-3 所示. 操作指导计算机 操作指导参考数据 检测值 D A / 多路开关 传感器 人 生产过程 ... ... 控制器 设定值 控制量 输入 输出 图1-3 操作指导控制系统 操作指导控制系统适用于尚未摸清控制规律的系统,是计算机系统的初级阶段,用于摸 索新系统的数学模型和控制规律.其突出特点是简单、可靠,缺点是需要人工操作,速度不 能太快,而且不能同时控制多个回路. 1.2.2 直接数字控制系统(DDC) 直接数字控制系统(DDC),就是用一台计算机对多个被控参数进行巡回检测,将检测结 果与设定值进行比较,再按 PID 控制规律或直接数字控制方法进行控制运算,然后输出到执 行机构对生产过程进行控制,使被控参数稳定在给定值上.直接数字控制系统属于闭环控制 结构,其工作原理如图 1-4 所示. 人工监督 参考数据 检测值 D A / 多路开关 传感器 DDC 计算机 生产过程 ... ... 反多路开关 D/A … 输入 输出 图1-4 DDC 控制系统原理图 第1章计算机控制系统概述 ?

5 ? 直接数字控制系统(DDC),适用于一台计算机同时控制多个回路的场合,可替代多个模 拟调节器,可靠性高.其特点是控制灵活,可以实现各种复杂的控制规律,如非线性控制、 自适应控制、最优控制、鲁棒控制等. 例如,计算机控制的直流电动机转速、电流双闭环直流调速系统就是一个直接数字控制 系统. WASR(s)和WACR(s)分别表示转速调节器和电流调节器的传递函数, 如果采用 DDC 控制, 那么,DDC 计算机可以实现数字给定、数字触发、数字测速以及转速和电流数字 PI 调节器 等功能,这样就可以用一台计算机同时进行电流环和速度环的控制,如图 1-5 所示. l l 图1-5 直流电动机转速、电流双闭环直流调速系统 1.2.3 计算机监督系统(SCC) 计算机监督系统(SCC)是由计算机按照描述生产过程的数学模型,计算出最佳给定值送 给模拟调节器或者 DDC 计算机,再由模拟调节器或者 DDC 计算机控制生产过程,从而使生 产过程处于最优工作状况. 计算机监督系统(SCC)包括两种不同的结构形式.一种是 SCC+模拟调节器,另一种是 SCC+DDC 控制系统. SCC+模拟调节器:此系统中,SCC 监督计算机的作用是收集检测信号及管理命令,按 照描述生产过程的数学模型计算后,输出给定值到模拟调节器,与检测值进行比较,其偏差 值经模拟调节器计算后输出到执行机构,以达到调节生产过程的目的.其工作原理如图 1-6 所示. 这样, 系统就可以根据生产工况的变化不断地改变给定值, 以达到实现最优控制的目的. 而一般的模拟系统是不能随意改变给定值的,因此,它特别适用于老企业的技术改造,既利 用了原来的模拟调节器,又实现了对最佳给定值的控制. SCC+DDC 控制系统:SCC+DDC 控制系统是一个两级计算机控制系统.其中,一级为 监督级 SCC,作用与 SCC+模拟调节器中的 SCC 一样,用于计算最佳给定值.二级为直接数 字控制器(DDC), 用于将给定值与测量值进行比较, 偏差由 DDC 计算机按照一定的控制规律 计算,再经 D/A 转换器和反多路开关分别控制各个执行机构进行调节.其工作原理如图 1-7 所示. 与SCC+模拟调节器相比,其控制规律可由 DDC 计算机改变,方便灵活,用一台单片机 计算机控制技术 ?