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，很多跨专业 应用：机械自动化、冶金自动化； 必须有一个依托的背景。

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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，讨论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，分辨率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演变而 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 r u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，并按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

(b) 开环控制系统

开环控制系统--不同于闭环系统，它不需要被控对象的测量反馈信号，控制器直接根据给定值驱动 执行器去控制被控对象，所以这种信号的传递是单方 向的。开环控制系统不能自动消除被控量与给定值之 间的偏差，其控制性能不如闭环系统。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/lpg1.html