自动检测技术与仪表控制系统-计算机仪表控制系统

第四篇系统控制技术15.计算机仪表控制系统15.1.仪表控制系统15.1.1.闭环回路控制系统C—controlA—administerO—objectD—displayT—transmitS--survey回路系统中给定值信号u与被控变量y之间的传递函数可表示为：同理，回路系统中给定值信号u与显示信号z之间的传递函数关系可表示为：(15-1)15.1.2.闭环回路连续特性分析把除调节控制单元外的单元看成纯增益环节用此二式可对回路控制系统进行相应的时域和频域特性分析。(15-3)15.1.3.闭环回路数字化离散分析首先考虑只有单一数字式仪表的情况（如调节单元）。此时，离散环节为WC(z),其余环节为连续环节，包括检测单元WS(s)、变送单元WT(s)和被控对象W0(s)，此时的等价系统如图15-2所示。图15-2回路系统等效变换于是回路控制系统的传递函数变换为：考虑式(15-3)描述的简化情况由控制系统离散原理可知，如回路控制系统的截止频率为ω0，则采样周期T满足条件时，离散过程可保证控制系统的主要特性不变。实际应用中，常取回路控制系统中有多个数字式仪表时，采样周期可确定为：并同时满足离散化原理要求的条件T≤0.5Tω000221T21TT0.2~0.1T15.1.4.闭环回路控制系统网络化分析sWsWsWsW1sWsWsWsUsYsWCA0TSCA0'sWsWsWsWsWsW1sWsWsWsWsUsZsW'DCA0TSCA0D'z将现场级总线技术引入回路控制系统后，可获得如下优点：1.连接线大大减小2.整体可靠性增加3.交互性增强4.控制系统的扁平化同理，回路系统采样周期可由下式确定：T=最小公倍数{TC+2TN,TS,TT}并同时满足离散化原理要求的条件T≤0.5Tω015.2.计算机控制系统15.2.1.计算机控制系统的发展和评价发展过程：•集中式控制系统•分散控制系统•多级分布式控制系统评价：•控制质量•工程化•实时性•可靠性•可扩展性•经济指标15.2.2.集中控制系统直接数字式控制(DDC控制)。基本思想：使用一台计算机代替若干个调节控制回路的功能。15.2.3.集散控制系统（分散控制系统）集散控制系统(TotalDistributedControlSystem)，俗称分散控制系统(DistributedControlSystem,DCS)。集散系统的主导思想是将整个系统划分成若干个子系统，由第一级局部控制器直接控制被控对象，即进行系统的水平分解。各子系统之间的协调由处于第二级的协调控制器完成。15.2.4.分布式控制系统更强调各子系统间的协作关系，有明确的分解策略和算法。通常，分布式控制系统的分层、分解和结构划分要遵循下面三个原则：1.纵向分层(DDC、SCC、MIS、DSS)2.横向分解3.多级结构与分布结构15.3.计算机控制系统发展趋势15.3.1.控制系统的网络化现场级网络技术将所有的网络接口移到了各种仪表单元中。新问题：•采样周期不确定•数据维护•闭环回路控制系统的特性分析困难•各种控制系统并存•如何保证通讯传输的实时性特点：•仪表网络化•计算分散化•控制系统扁平化控制系统扁平化后，有许多优势：•简化了系统的结构和层次•缩短了控制任务的实施过程•提高了信息共享程度•加强了系统之间的联系•提供了系统工作平台作业：P286.15-415-6