計(jì)算機(jī)控制技術(shù)習(xí)題課第三章引言計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例引言01課程簡(jiǎn)介計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是自動(dòng)化專業(yè)的一門重要課程，主要介紹計(jì)算機(jī)在工業(yè)控制中的應(yīng)用。該課程涉及計(jì)算機(jī)硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)通信、控制算法等多個(gè)方面，旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)和應(yīng)用能力。習(xí)題課是該課程的重要組成部分，通過練習(xí)和討論，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，提高解決實(shí)際問題的能力。學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本概念、原理和組成。學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)和開發(fā)簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具備一定的工程實(shí)踐能力。理解控制算法、數(shù)字信號(hào)處理等在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。提高分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述02定義與組成定義計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)與工業(yè)過程控制系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)控制的系統(tǒng)。組成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要由硬件和軟件兩部分組成，硬件包括計(jì)算機(jī)、輸入輸出設(shè)備、傳感器、執(zhí)行器等，軟件包括控制算法、監(jiān)控軟件等。大型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、小型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。根據(jù)控制規(guī)模開環(huán)控制、閉環(huán)控制、復(fù)合控制。根據(jù)控制方式過程控制系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類ABCD高精度和高可靠性計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)采用高精度傳感器和執(zhí)行器，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的控制，同時(shí)具有較高的可靠性和穩(wěn)定性。自動(dòng)化和智能化計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化和智能化控制，減少人工干預(yù)，提高生產(chǎn)效率。遠(yuǎn)程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，方便對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)度。靈活性和可擴(kuò)展性計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可以通過軟件編程實(shí)現(xiàn)不同的控制算法，同時(shí)硬件設(shè)備可以靈活配置，方便擴(kuò)展和維護(hù)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程03模擬控制系統(tǒng)01模擬控制系統(tǒng)采用連續(xù)的物理量作為控制信號(hào)，如電壓、電流等。02模擬控制系統(tǒng)的精度較低，容易受到環(huán)境因素的影響，如溫度、濕度等。模擬控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度較慢，難以實(shí)現(xiàn)快速控制。03010203數(shù)字控制系統(tǒng)采用離散的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行控制，具有更高的精度和穩(wěn)定性。數(shù)字控制系統(tǒng)可以通過編程實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法，具有更好的靈活性和可擴(kuò)展性。數(shù)字控制系統(tǒng)對(duì)環(huán)境因素的干擾具有較強(qiáng)的抗干擾能力，能夠?qū)崿F(xiàn)更精確的控制。數(shù)字控制系統(tǒng)現(xiàn)代控制系統(tǒng)融合了模擬和數(shù)字控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，具有更高的控制精度和穩(wěn)定性?，F(xiàn)代控制系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)化控制?，F(xiàn)代控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多變量、多目標(biāo)、非線性等復(fù)雜控制，具有更高的智能化水平?，F(xiàn)代控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理04開環(huán)控制系統(tǒng)01開環(huán)控制系統(tǒng)是指系統(tǒng)中沒有反饋回路的系統(tǒng)，輸入信號(hào)直接傳遞給輸出，不涉及對(duì)輸出信號(hào)的反饋。02開環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制精度低，容易實(shí)現(xiàn)，但抗干擾能力較弱。03開環(huán)控制系統(tǒng)的典型應(yīng)用包括步進(jìn)電機(jī)控制、簡(jiǎn)單的燈光控制等。03閉環(huán)控制系統(tǒng)的典型應(yīng)用包括溫度控制、壓力控制、液位控制等。01閉環(huán)控制系統(tǒng)是指系統(tǒng)中存在反饋回路的系統(tǒng)，輸出信號(hào)會(huì)反饋給輸入端，形成閉環(huán)。02閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出信號(hào)，使其達(dá)到期望值，具有較高的控制精度和抗干擾能力。閉環(huán)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性系統(tǒng)在達(dá)到期望值時(shí)所需要的時(shí)間長(zhǎng)短的性能指標(biāo)。快速性準(zhǔn)確性抗干擾性01020403系統(tǒng)在受到干擾時(shí)能夠保持穩(wěn)定和準(zhǔn)確性的能力。系統(tǒng)在受到擾動(dòng)后能夠恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)的性能指標(biāo)。系統(tǒng)輸出信號(hào)與期望值之間的誤差大小的性能指標(biāo)。控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法05傳遞函數(shù)法通過描述系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系，分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)定性。根軌跡法通過繪制系統(tǒng)的極點(diǎn)軌跡，分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并優(yōu)化系統(tǒng)性能。頻率響應(yīng)法通過分析系統(tǒng)的頻率特性，評(píng)估系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能指標(biāo)。連續(xù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法差分方程法通過描述系統(tǒng)的離散時(shí)間狀態(tài)變化，建立離散時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。狀態(tài)空間法以狀態(tài)空間為基礎(chǔ)，描述離散時(shí)間系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為，進(jìn)行系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)。Z變換法通過數(shù)學(xué)變換工具，分析離散時(shí)間系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)定性。離散系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法最優(yōu)控制方法基于最優(yōu)原理，通過求解最優(yōu)控制問題，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能的最優(yōu)化。魯棒控制方法針對(duì)不確定性因素和干擾，設(shè)計(jì)具有魯棒性的控制系統(tǒng)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。自適應(yīng)控制方法根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)變化和環(huán)境變化，自動(dòng)調(diào)整控制策略，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能的優(yōu)化?，F(xiàn)代控制設(shè)計(jì)方法計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例06自動(dòng)化生產(chǎn)線控制通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線上的設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化控制，提高生產(chǎn)效率。工業(yè)機(jī)器人控制利用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，精確控制工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡和作業(yè)過程，提高生產(chǎn)質(zhì)量。能源管理計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制工廠的能源消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)030201智能照明通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭照明的智能化控制，包括定時(shí)開關(guān)、亮度調(diào)節(jié)等功能。智能安防利用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)家庭安全監(jiān)控、入侵報(bào)警等功能，提高家庭安全防范能力。智能環(huán)境控制計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制家庭環(huán)境，如溫度、濕度等，實(shí)現(xiàn)舒適家居環(huán)境。智能家居控制系統(tǒng)無人機(jī)任務(wù)控制根據(jù)任務(wù)需求，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)任務(wù)設(shè)備的控制，如攝像頭、傳感器等。無