文档介绍：目录
第9章计算机控制系统设计与实现 324
引言 324
计算机控制系统的基本设计原则与方法 324
设计原则 324
设计方法 326
计算机控制系统的硬件设计 326
执行机构与驱动技术 327
检测机构与传感器技术 327
计算机控制系统的软件设计 328
控制对象分析 328
数字控制器的实现问题 329
信号的数字滤波技术 330
数字控制器程序实现的性能分析 332
计算机控制系统的数值误差来源 332
数字控制器的精度确定原则及保证措施 334
微分环节的处理措施与工程实现方法 339
数字控制器误差及执行时间的检验方法 343
控制算法不同编排结构的优缺点分析 345
量化效应与采样周期误差分析 345
A/D转换的量化误差与孔径误差 345
采样周期造成的误差 346
计算机控制系统的可靠性与抗干扰技术 350
提高可靠性的措施 350
干扰的来源及传播途径 352
消除或抑制干扰影响的方法 352
本章小结 357
习题与思考题 357
第9章计算机控制系统设计与实现
引言
计算机控制系统的工程设计,是理论联系实际的综合应用的过程,涉及的技术领域比较广泛,它不仅需要相关的控制理论、电子技术、计算机硬软件、传感器及执行机构等方面的知识,还必须具备生产工艺知识、系统的综合调试能力等。计算机控制系统随其应用环境、控制对象、控制方式、规模大小等的不同而千差万别,但系统的设计原则是一致的,设计的基本内容和主要步骤大体相同。通常包括以下几方面:系统总体控制方案设计,系统硬件设计与选择,系统软件设计与开发,系统调试等。本章将从工程实际出发,重点对计算机控制系统工程设计中的共性问题进行深入探讨。
本章概要 ;;;;内容包括:控制对象分析,数字控制器的实现问题,数字信号的滤波技术;,包括:数字控制器的采样与量化误差分析与处理,微分控制器的工程化处理方法,数字控制器模块性能指标的评价与检验方法等;;,包括提高可靠性的措施,干扰的来源及传播途径分析,消除或抑制干扰影响的方法。
计算机控制系统的基本设计原则与方法
设计原则
计算机控制系统针对不同的控制对象,其设计的具体要求尽管有所不同,但设计的基本要求大体相同,这就是设计的原则,一般包含以下几个方面:
(1)满足生产过程对所设计系统的性能要求
这是一条最基本的也是最重要的设计原则。生产过程对计算机控制系统的性能要求,可能是定性的要求,也可能是定量的要求;可能以任务书形式明确规定,也可能要求系统设计人员,通过生产过程的了解而得到;特别重要的系统设计,可能还要组织专门的研究,并通过书面的形式进行详细规定。
进行系统设计之前,需对控制对象进行深入调查、分析,熟悉工艺流程,了解具体的控制要求,确定系统所要完成的任务,包括要实现的功能、
动态性能、控制精度、现场环境、完成设计的时间等。根据这些任务写好设计任务说明书,作为整个设计的依据。
(2)系统具有良好的操作性能
系统的良好的操作性能是指系统的操作使用简单、直观,符合操作者的操作习惯。这个要求对控制系统来说,是非常重要的,无论是进行硬件设计还是软件设计,都必须考虑这个问题。
在系统硬件配置方面,系统的控制开关、按钮、显示部分不要太多、太复杂,且它们的大小、位置的安排布置都应使操作者实际观察、操作更便捷;而人机界面一定要尽量降低对操作人员专业知识的要求,就是使系统操作过程“傻瓜化”。
(3)系统具有良好的通用性和可扩展性
构成多回路系统,是计算机控制系统的特点,一套计算机控制系统,一般可以控制多个设备和不同的过程参数,但由于各个控制对象的要求是不同的,还可能发生变化,包括控制回路数的增减。
针对这种情况,在进行系统设计时,应考虑系统对各种不同设备和控制对象的适应能力,使系统在不进行大幅度变化的情况下,就能适应新的情况,这就是对系统的通用性和可扩展能力的要求,通俗地说,就是使系统的组织结构“积木化”。
要使控制系统达到通用性和可扩展性的要求,在进行系统设计时,必须使硬件、软件标准化、模块