第一章 计算机控制概述

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计算机控制技术

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书介绍

本书学习的内容：计算机控制系统的具体实现控制对象：生产过程、家用电器、智能楼宇、机器人、航天器；经济、交通、人口、社会；自动化专业应用领域很广，好多跨专业应用：机械自动化、冶金自动化；必需有一个依托的背景。

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第一章计算机控制概述本章主要内容:

引言1.1计算机控制系统组成1.2计算机控制系统分类1.3计算机控制装置种类本章小结思考题

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引言计算机控制技术及工程应用--是把计算机技术与自动化控制系统融为一体的一门综合性学问，是以计算机为核心部件的过程控制系统和运动控制系统。从计算机应用的角度出发，自动化控制工程是其重要的一个应用领域；而从自动化控制工程来看，计算机技术又是一个主要的实现手段。本书立足于工业自动化的领域，探讨这种不同于普通计算机的计算机控制系统的结构组成、相关技术及其工程应用。下图为一个制药车间的自动化生产流程。

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计算机控制系统举例--

油压注塑机闭环控制系统

注塑机是塑料生产机械，影响注塑产品表面质量以及重量重复精度的主要因素是：射胶速度、保压压力、背压压力、射胶和熔胶的终点位置。不同机型或者同一机型不同环境(温度、湿度等)、不同模具、不同的注塑工艺参数参数的状态都会有所不同，控制参数也应随环境的变化做出相应的调整。

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海天注塑机实物图片

德马格(宁波)注塑机计算机优化的位置控制和预设的加速度曲线相吻合，保证了锁模快速平衡的运动，保证了模具的完好，缩短了循环时间。它的液压顶出易于装拆，没有凸出的软管，拉杆间距足以容纳体积大的模具。

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工作过程FLASH演示

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控制系统结构

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六大部分组成

信号指令发生器-控制电脑信号传输部分为注塑机I/O板，用以传递模拟信号数字信号处理器即闭环控制卡。信号监控器硬件载体即个人电脑。受控对象为注塑机油压系统的电液比例阀。反馈信号检测装置为电子尺、编码器以及压力感应器。采用电子尺或者编码器用于测量射胶过程的实际位置以及计算实际的速度，用于射胶速度的反馈；压力感应器测量实际的压力信号，作为保压、背压等压力的反馈信号。

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闭环控制卡

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输出通道里的三角波发生电路

PWM输出部分采用D/A转换后的电压值与三角波发生电路经比较后得到

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输入通道中的A/D

A/D输入：8通道，分辩率10位，0~10V,其中一通道为微分通道，位置信号转化为速度信号；

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主控芯片CPU

闭环控制卡采用RENESAS公司提供的高性

能H8/3062F单片机

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控制卡程序

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流量控制算法

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上位机程序

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我们学习的内容

可靠性处理：抗干扰(8章)输入通道：数字(4章)、模拟(3章)输出通道：数字(4章)、模拟(2章)CPU程序：数据处理(7章)人机接口：键盘(5章)、显示(6章)控制算法(9章)上位机程序(VB、VC)网络(10章)其他：IPC与PLC、DCS和FCS、实例

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1.1计算机控制系统的组成主要知识点:1.1.1控制系统概念

1.1.2硬件组成1.1.3软件组成

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1.1.1控制系统概念计算机控制系统是由常规仪表控制系统蜕变而来的;常规仪表组成的自动控制系统根据不同的控制要求，一般分成闭环控制(图1-1a所示)与开环控制(图1-1b所示)两种结构形式;计算机控制系统原理组成—用控制计算机代替图1-1的控制器，如图1-2所示；

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(1)闭环控制系统f干扰+e给定值_偏差z测量值ru控制作用控制器执行器

q操纵变量

被控对象

y被控量

测量变送器图1-1(a)闭环控制系统

闭环控制系统--闭环控制系统中，测量变送器对被控对象进行检测，把被控量如温度、压力等物理量转换成电信号再反馈到控制器中，控制器将此测量值与给定值进行比较形成偏差输入，并依照一定的控制规律产生相应的控制信号驱动执行器工作，执行器产生的操纵变量使被控对象的被控量跟踪趋近给定值，从而实现自动控制稳定生产的目的。这种信号传递形成了闭合回路，所以称此为按偏差进行控制的闭环反馈控制系统。

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(2)开环控制系统r给定值控制器

u控制作用

执行器

q操纵变量

被控对象

y被控量