计算机控制系统第5章.ppt

3.系统硬体和软件设计(1)硬件设计(2)软件设计(a)数据采集程序，共有50个参数，采用周期T=2S(b)数字滤波程序(c)标度变换程序（温度、液位、压力的标度变换）(d)给定工艺曲线的实时插补计算（多段折线）(e)控制算法（PI/PID+限幅，Smith预估控制算法）(f)其它应用程序（计时、打印、显示、报警、调节、报表、图形、曲线显示等）4.系统的安装调试运行及控制效果系统投入运行之后，首先能满足系统的控制指标要求。优点：系统操作简便，维护方便，性能可靠；采用微机控制，有利于提高啤酒质量；改善了劳动条件，消除了人为因素；易于现代化管理和产品质量分析。例5.2基于51单片机的直流电机闭环调速系统一、直流电机调速原理1、电机调速模型2、调速方法分析(PWM调压)电动机得到的平均电压为：二、系统总体设计1、系统原理框图2、主要部分分析控制算法2)速度检测3)光电隔离4)PWM驱动系统组成结构示意图3、系统硬件电路介绍1)单片机最小系统2)人机接口***第五章计算机控制系统设计和应用计算机控制系统的设计，既是一个理论问题，又是一个工程问题。计算机控制系统的理论设计包括：建立被控对象的数学模型；确定满足一定技术经济指标的系统目标函数，寻求满足该目标函数的控制规律；选择适宜的计算方法和程序设计语言；进行系统功能的软、硬件界面划分，并对硬件提出具体要求。计算机控制系统的工程设计，不仅要求掌握生产过程的工艺要求，以及被控对象的动态和静态特性，而且要通晓自动检测技术、计算机技术、通信技术、自动控制技术、微电子技术等。5.1计算机控制系统的可靠性设计系统的可靠性是指“一个系统在一定的环境下，在规定的时间内完成预定的功能的概率。”可靠性有两个含义：一是采取措施使系统在规定的时间内不发生故障或错误；二是如果发生了故障，应能迅速予以维修，使系统尽快重新投入使用。1提高可靠性的措施(1)提高器件和设备的可靠性(2)采取抗干扰措施，提高系统对环境的适应能力(3)采取可靠性设计技术(4)采取故障诊断技术2干扰的来源(1)从系统电源和电源引线(包括地线)侵入的干扰(2)从系统的输入、输出传输通道侵入的干扰(3)空间电磁干扰(4)静电噪声(5)其他环境因素的影响3电源与供电系统的抗干扰措施(1)远离干扰源(2)安装电源低通滤波器(3)采取变压器屏蔽和分路供电措施(4)采取措施拓宽对电网波动的适应能力(5)使用亚敏电阻和均衡器(6)直流侧去耦措施(7)供电系统应合理配线和布线①从电源进线到电源的布线原则：电源应放在距电源引进口很近的地方；从电源引进口、经过开关器件和低通滤波器、直到电源的配线应尽量使用粗导线。②电源输出至系统用电设备的导线的布线原则：均应采用双绞线，扭绞的螺距要小，如果导线较粗而无法扭绞时，应把布线距离缩到最短程度；交流线、直流稳压电源线、逻辑信号线、模拟信号线、灯泡和继电器等感性负载驱动线以及非稳压的直流线均应分开布线；尽量采用前述的分路供电措施。(8)电柜接地和公共接地的处理(9)尖峰脉冲干扰的综合防治①“远离”干扰源②用硬件设备抑制尖峰干扰的影响③在大功率用电设备上采取措施抑制尖峰干扰的产生④采用“看门狗”技术4计算机控制系统的软件抗干扰技术(1)数字滤波技术(2)开关量的软件抗干扰技术(3)指令冗余技术(4)软件陷阱技术5.2系统的设计原则与步骤5.2.1系统设计的原则(1)安全可靠(2)操作维护方便(3)实时性强(4)通用性好(5)经济效益高对工业控制的计算机系统最基本的要求是可靠性高。否则，一旦系统出现故障，将造成整个控制过程的混乱，会引起严重的后果，由此造成的损失往往大大超出计算机控制系统本身的价值。在工业生产过程中，特别是在一些连续生产过程的企业中，是不允许故障率高的设备存在的。系统的可靠性是指系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。在计算机控制系统中，可靠性指标一般用系统的平均无故障时间MTBF和平均维修时间MTTR来表示。MTBF反映了系统可靠工作的能力，MTTR表示系统出现故障后立即恢复工作的能力，一般希望MTBF要大于某个规定值，而MTTR值越短越好。（1）安全可靠因此，