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1、第9章 计算机控制系统设计,9.1 控制系统的工程设计方法9.2 计算机控制系统设计步骤9.3 计算机控制系统设计举例,9.1 控制系统的工程设计方法 9.1.1系统设计的原则,安全可靠系统操作性能好 实时性强 通用性好 经济效益高,9.1 控制系统的工程设计方法 9.1.2 确定工程项目与控制任务,甲方提出任务委托书 乙方研究任务委托书 双方对委托书进行确认性修改 乙方初步进行系统总体方案设计 乙方进行方案可行性论证签订合同书,9.1 控制系统的工程设计方法 9.1.3工程项目的设计,组建项目研制小组 形成总体方案 方案论证与评审 硬件和软件的分别细化设计 硬件和软件的分别调试 系统的组装,
2、9.1 控制系统的工程设计方法 9.1.4 项目仿真与调试,离线仿真和调试 在线调试和运行,9.2 计算机控制系统设计步骤,9.2.1 了解工艺要求，明确控制任务 9.2.2 确定系统的总体设计方案 1控制系统方案的确定 2测量元件的选择 3执行机构的选择 4选择输入输出通道及外设 5画出整个控制系统原理图,9.2.3 建立数学模型，确定控制算法,9.2.4 系统硬件设计硬件总体方案设计 确定系统的结构和类型 确定系统的构成方式1现场设备选择 2选择系统的总线和主机机型 3选择输入输出通道模板 4选择变送器和执行机构 5检测单元,9.2.5 系统软件设计,1编程语言选择（1）汇编语言（2）高级
3、语言（3）组态软件2数据类型和数据结构规划3资源分配,4实时控制软件设计,（1）数据采集及数据处理程序（2）控制算法程序（3）控制量输出程序（4）实时时钟和中断处理程序（5）数据管理程序（6）数据通信程序,9.2.6 系统调试,1离线仿真和调试（1）硬件调试检查调节阀能否正确工作。检查系统的干扰情况和接地情况。对安全防护措施也要检查。（2）软件调试（3）系统仿真 2在线调试和运行,在现场调试的过程中，往往会出现复杂的、反复的奇怪现象，一时难以找到问题的根源，系统设计者要认真地分析，戒骄戒躁逐步发现问题解决问题。,9.3 计算机控制系统设计举例,9.3.1 过程控制系统举例-分布式控制系统1明确
4、控制任务,电阻炉温度控制系统,2硬件设备的选择,1）转换模块2）执行器（交流调压模块）,Smith预估器是克服纯滞后影响的有效方法之一,带Smith预估器的温控系统,3仿真试验,（带有Smith补偿器的仿真结构和输出曲线),9.3.2 传动控制系统举例（直流电机控制系统的PID算法应用）,1.直流电机的速度控制方案,无刷直流电机的速度控制方案,2硬件结构,1）单片机 2）DA转换器DAC0832和AD转换器ADS7818 3）无刷电机控制芯片MC33035 4）测速装置 5）功率驱动电路,3系统软件设计,4仿真实验,无刷直流电机仿真结构,电机转速曲线,9.3.3 随动控制系统举例（最小拍算法的应用）,闭环步进位置控制系统的组成,1系统的硬件组成,伺服控制系统采用80C196作为控制核心，智能功率模块IPM作逆变器，系统硬件电路主要分以下三部分：主电路、控制电路、驱动及隔离接口电路。,2主要硬件,1）主电路智能功率模块IPM 2）闭环步进驱动系统的组成与动态结构,3最少拍位置控制器设计,闭环步进位置控制系统的动态结构图,系统动态结构的离散形式,系统仿真结构和输出响应曲线,
