計(jì)算機(jī)控制技術(shù)東南第一章

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)東南第一章1第1頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四第一章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展概況1.2計(jì)算機(jī)控制的分類操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)2計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課件第2頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四1.2.1操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)圖1-1操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課件第3頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四1.2.2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(jì)算機(jī)控制技術(shù)課件第4頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四1.2.3監(jiān)督控制系統(tǒng)圖1-3監(jiān)督控制系統(tǒng)5計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課件第5頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四1.2.4分級控制系統(tǒng)圖1-4分級控制系統(tǒng)6計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課件第6頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四1.2.5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(jì)算機(jī)控制技術(shù)課件第7頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四1.3控制用計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)1)可靠性高2)實(shí)時(shí)性好3)抗干擾能力強(qiáng)4)良好的通訊功能5)完善的軟件配置8計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課件第8頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四兩者都是自動控制系統(tǒng)，兩者都實(shí)現(xiàn)PID控制只能控制一個回路可控制多個回路硬設(shè)備軟設(shè)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(shí)現(xiàn)除PID以外的多種復(fù)雜控制模擬控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖模擬控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的比較9計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課件第9頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四1.4計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)舉例例1-1衛(wèi)星姿態(tài)控制運(yùn)行中的衛(wèi)星經(jīng)常要求對其姿態(tài)進(jìn)行控制，以使它的天線和傳感器相對于地球具有適當(dāng)?shù)姆轿?。為此，?jì)算機(jī)往往對三個軸分時(shí)地進(jìn)行姿態(tài)控制。圖1-6畫出了一個軸的運(yùn)動情況。假設(shè)只允許繞垂直于本書頁面的軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，該系統(tǒng)的運(yùn)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(zhì)量中心的慣性矩；MC是由助推器加上的控制轉(zhuǎn)矩；MD是擾動力矩；θ是衛(wèi)星軸相對于基準(zhǔn)線的角。10計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課件第10頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四由運(yùn)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(jì)算機(jī)控制技術(shù)課件第11頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四例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(shè)天線及其可動部分具有慣性轉(zhuǎn)矩J，由于直流驅(qū)動電機(jī)的反電勢及由于軸承和空氣動力摩擦產(chǎn)生了阻尼，其阻尼系數(shù)為B，則運(yùn)動方程為：式中：Tc是驅(qū)動電機(jī)產(chǎn)生的純轉(zhuǎn)矩；Td是刮風(fēng)時(shí)的擾動轉(zhuǎn)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(jì)算機(jī)控制技術(shù)課件第12頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四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(jì)算機(jī)控制技術(shù)課件第13頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四例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(nèi)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(shí)，過剩空氣帶走大量熱量；也可防止當(dāng)空氣太少時(shí)，由于燃料燃燒不完全而產(chǎn)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(jì)算機(jī)計(jì)算，進(jìn)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(shí)從爐墻的縫隙處吸入大量過?？諝?，或在壓力過高時(shí)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(jì)算機(jī)，進(jìn)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(jìn)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(jì)算而得出其熱效率，并用以指導(dǎo)燃燒控制。14計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課件第14頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四這是一個原料混合和加熱的控制系統(tǒng)，該裝置的任務(wù)是：(1)裝入原料A，使液面達(dá)到貯槽的一半；(2)裝入原料B，使液面進(jìn)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(jì)算機(jī)自動控制，按照一定的順序重復(fù)進(jìn)行，完成原料混合和加熱控制。例1-4計(jì)算機(jī)用作順序控制