puter Control 航天学院控制科学与工程系金晶主楼 602 ********** 1课程安排?讲课 32学时——金晶?实验 6学时?上机 6学时上机、实验如下: ?实验一数字滤波器的设计与仿真?实验二数字 PID 控制器设计与仿真?实验三数字输入/输出实验?实验四模拟滤波与数字滤波实验?实验五数字 PID 控制实验?实验六直流电机闭环调速实验 2 ——王艳参考书?盛珣华,李润梅编著. 计算机控制系统. 清华大学出版社. 2007 ?绪方胜彦著,刘君华译. 离散时间控制系统. 西安交通大学出版社, 1990. ?袁本恕编著. 计算机控制系统. 中国科学技术大学出版社, 1988. ? Katsuhiko Ogata . 现代控制工程. 电子工业出版社, 2000. ?施保华, 杨三青, 周凤星. 计算机控制技术. 华中科技大学出版社. 2007. 教材?《数字控制》徐丽娜编著,科学出版社?《计算机控制实验指导书》王艳主编,教材科印刷 3成绩记载方法?闭卷考试 70% ?作业和出勤 10% ?实验 20% 4第1章绪言——数字控制(又称计算机控制)课程为自动控制及相关专业学生讲授线性定常数字控制系统分析与综合的一些基本方法,其理论基础为线性离散时间系统理论。数字控制系统是以数字计算机作为数字控制器,实现对连续对象(或过程)的闭环控制,也称为计算机控制系统。 5 控制理论发展历史?20世纪 40~60 年代, “古典控制理论”时代。主要针对线性定常系统,解决单输入单输出问题。采用传递函数、频率特性、根轨迹为基础的频域分析方法。对非线性系统,分析采用的相平面法一般不超过两个变量。?20世纪 60~70 年代, “现代控制理论”。随着计算机的飞速发展,推动了状态空间法的应用,其可以解决多输入多输出问题。系统可以是线性的、定常的, 也可以是非线性的、时变的。集中控制理论阶段 6 ?20世纪 70年代至今,向“大系统理论”和“智能控制”方向发展。“大系统理论”是用控制和信息的观点,研究各种大系统的协调、控制方法,包括大系统的建模、模型降阶、递阶控制、分散控制和稳定性等内容;大系统的特征是:规模庞大、结构复杂(环节较多、层次较多或关系复杂)、目标多样、影响因素众多,且常带有随机性的系统。“智能控制”是研究与模拟人类智能活动及其控制与信息传递过程的规律,研制仿人智能控制。分散控制理论阶段 7 动力学系统连续系统离散系统线性系统非线性系统确定性系统随机系统正常系统奇异系统单变量系统多变量系统定常系统时变系统确知系统不确知系统动力学系统分类图 8 计算机控制的发展历史(一) 数据采集与监视控制系统 DA&SCS ( Data Acquisition and Supervisory Control System ) 计算机控制系统在 20世纪 50年代开始出现,由于当时计算机硬件条件的限制,控制系统是基于模拟控制器实现的,计算机只是作为控制系统的监控设备,负责对控制系统的参数进行采集、加工和分析处理,此时的计算机控制系统称为数据采集系统或监视控制系统。由于这种系统中计算机并不直接参与系统控制,因此系统结构简单,安全可靠。 9 (二)直接数字控制系统 DDC ( Direct Digital Control ) 随着计算机硬件技术的日益提高,出现了直接数字控制系统,传统的模拟控制器被计算机构成的数字控制器所取代。在 DDC 控制系统里,传感器和执行机构与计算机是点对点的连接方式,传感器和执行机构通过模拟输入/输出通道与计算机构成的数字控制器之间进行模拟/数字信号转换,计算机直接参与系统的控制及信息处理。 DDC 是计算机控制技术中最常用的方法之一,其优点是灵活性大、可靠性高,可以实现较复杂的控制规律,如最优控制、鲁棒控制、模糊控制等。生产过程模拟输入通道模拟输出通道数控计算机键盘、显示器打印机等外部设备直接数字( DDC )控制系统示意图 10
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