文档介绍：远程教育学院第七章计算机控制系统的设计与实现 2 计算机控制系统的设计步骤与方法 微机控制系统的应用程序设计 输入输出接口与过程通道 计算机控制系统的抗干扰设计本章思考题 3 计算机控制系统的设计步骤与方法系统设计的原则 1 满足工艺性能要求,安全可靠; 2 操作性能要好,维护方便; 3 实时性强; 4 通用性好和可扩充性; 5 经济效益高。 4 设计一个微机控制系统一般可从建立对象的数学模型、确定控制方案开始,进一步进行系统硬件设计、软件设计,待整机安装完毕后进行系统调试,最后在投入生产实际过程中再进一步调试,直至能正确连续运行, 并达到设计要求的性能指标。 5 1. 研究被控对象、确定控制任务 2. 确定系统总体控制方案 3. 确定控制策略和控制算法 4. 硬件详细设计 5. 软件详细设计 6. 系统调试与仿真 7. 现场安装调试一般计算机控制系统的设计步骤 6 1. 研究被控对象、确定控制任务调查、分析被控对象及工作过程,熟悉工艺流程,根据实际应用中存在的问题提出具体的控制要求,确定所设计的系统应该完成的任务。采用工艺图、时序图、控制流程图等描述控制过程和控制任务,确定系统应达到的性能指标,从而形成任务说明书。 7 2. 确定系统总体控用制方案(1)确定系统的性质和结构确定是数据采集系统还是对象控制系统,若是数据采集系统应根据性能指标的要求决定是采用开环控制还是闭环控制。(2)确定执行机构方案根据被控对象的特点确定执行机构采用什么方案,比如是采用电机驱动、液压驱动还是其它方式,综合考虑工作环境、性能、价格等因素择优而用。 8 (3) 控制系统的总体“黑箱”设计根据控制要求,将完成控制任务所需的各功能单元、模块以及控制对象用方块图表示,形成系统的总体框图。总体框图上,只能体现各单元与模块的输入信号、输出信号、功能要求以及它们之间的逻辑关系。各功能单元可以是一个软件模块也可以用硬件电路来实现。(4) 控制系统层次以及硬件、软件功能划分根据控制要求、任务的复杂度、控制对象的地域分布确定是采用直接数字控制、计算机监督控制或者采用分布式控制并划分各层次该实现的功能。 9 3. 确定控制策略和控制算法(1)首先确定系统的数学模型数学模型是系统动态特性的数学表达式,反映了系统输入、内部状态、和输出之间的数量的逻辑关系。可以根据过程进行的机理和生产设备的具体结构,通过对物理平衡和能量平衡等关系的分析计算,也可以通过实验测量的方法。(2) 针对每个控制对象的特定的控制要求和规律, 选择与之相适应的控制算法。 10 4. 硬件详细设计(1)确定过程输入/输出通道及处理方式确定需要检测哪些开关量、模拟量; 根据检测参数,选择检测元件或仪表; 确定系统提供哪些开关量、模拟量数字量输出; 确定输入/输出通道采用串行还是并行操作; 确定输入/输出通道数据传输速率和流量; 确定输入/输出通道的字长; 确定输入/输出通道的处理方式,如顺序处理、中断方式、查询方式还是DMA方式。