四、控制系统设计的基本过程和内容 机电一体化系统的控制子系统一般设计过程如图示: 机电一体化系统的设计要求 确定控制子系统整体控制方案 确定控制算法 选用徽型计算机 国控制子系统总体设计 软件设计 图823信息处理及控制子系统的般设计过程
四、控制系统设计的基本过程和内容 机电一体化系统的控制子系统一般设计过程如图示：
控制子系统设计的主要内容有 o确定控制子系统的设计方案 ◆采用何种控制方式,开环还是闭环; ◆考虑驱动元件的类型和执行机构的类型; ◆选择观测点、被测量和传感器; ◆考虑微机在整个系统的作用,是设定计算、直接控制还是数据处理, 微机承担那些任务,应具备哪些功能,需哪些输入/输岀通道,配备 哪些外围设备或接口硬件等; ◆画出控制系统组成的初步框图。 o确定控制算法 根据运动规律建立 (物理系统动特性的数学表达式),数学 模型反映了系统输入、内部状态和输出之间的数量和逻辑关系,为计算 机进行运算处理提供依据,即由数学模型推岀控制算法。 应根据不同的控制对象、不同的控制指标要求选用不同的控制算法。 一般的控制采用PD控制;复杂的控制系统,采用的控制方法较多,如自
控制子系统设计的主要内容有： 确定控制子系统的设计方案： 确定控制算法： 采用何种控制方式，开环还是闭环； 考虑驱动元件的类型和执行机构的类型； 选择观测点、被测量和传感器； 考虑微机在整个系统的作用，是设定计算、直接控制还是数据处理， 微机承担那些任务，应具备哪些功能，需哪些输入/输出通道，配备 哪些外围设备或接口硬件等； 画出控制系统组成的初步框图。 根据运动规律建立数学模型（物理系统动特性的数学表达式），数学 模型反映了系统输入、内部状态和输出之间的数量和逻辑关系，为计算 机进行运算处理提供依据，即由数学模型推出控制算法。 应根据不同的控制对象、不同的控制指标要求选用不同的控制算法。 一般的控制采用PID控制；复杂的控制系统,采用的控制方法较多,如自
适应控制、神经网络控制、模糊控制、专家系统智能控制等。 PD控制原理: P( Proportiona):控制作用的强弱及响应速度 I( Integra):消除稳态误差,提髙控制精度 D( Different ial):减小超调,提高动特性及控制精度 PID控制器 比例 r(D+) u(t)) c(t) 积分 被控对象 微分 PD控制传递函数:(D个(1+3)
适应控制、神经网络控制、模糊控制、专家系统智能控制等。 积分 比例 微分 被控对象 r(t) + – +– + + u(t)) e(t)) c(t) PID控制器 ) 1 (1 ( ) ( ) ( ) T s T s K e s u s G s d i = = p + + PID控制原理： ➢ P（Proportional）：控制作用的强弱及响应速度 ➢ I（Integral）：消除稳态误差，提高控制精度 ➢ D（Differential）：减小超调，提高动特性及控制精度 PID控制器传递函数：
选择微型计算机 存储容量、处理速度、输入输岀通道;单片机、工控机、商用机。 o控制系统总体设计 解决微型机、被控对象和操作者三者之间信息交换的通路和分时控制的时序 安排问题,通过总体设计画出系统各部分的具体构成框图。 Q硬,教件设计 ◆硬件设计包括电气装置及元器件的选择、接口设计、操作控制面板设计等 ◆软件设计包括系统软件和应用软件设计,系统软件包括操作系统、程序 设计开发系统等,通常不需用户设计;应用软件设计是设计者要主要考虑 的问题。 控制系统对应用软件的要求具有实时性、针对性、灵活性和通用性。 应用软件的设计采用模块化构化序设计方法,按照软件工程的方法 将整个程序分成若干模块,一个模块完成一定的功能,并且限定采用规定的 结构类型和操作顺序,便于查错、纠错
选择微型计算机： 控制系统总体设计： 存储容量、处理速度、输入输出通道；单片机、工控机、商用机。 解决微型机、被控对象和操作者三者之间信息交换的通路和分时控制的时序 安排问题，通过总体设计画出系统各部分的具体构成框图。 硬、软件设计： 硬件设计包括电气装置及元器件的选择、接口设计、操作控制面板设计等 软件设计包括系统软件和应用软件设计，系统软件包括操作系统、程序 设计开发系统等，通常不需用户设计；应用软件设计是设计者要主要考虑 的问题。 控制系统对应用软件的要求具有实时性、针对性、灵活性和通用性。 应用软件的设计采用模块化、结构化程序设计方法，按照软件工程的方法 将整个程序分成若干模块，一个模块完成一定的功能，并且限定采用规定的 结构类型和操作顺序，便于查错、纠错
整理,编写技术文件 技术文件包括:控制系统原理说明及图表;设计图样、电器元件明细表;系 统操作程序及说明书等
整理、编写技术文件： 技术文件包括：控制系统原理说明及图表；设计图样、电器元件明细表；系 统操作程序及说明书等