計算機控制系統結構有哪些分類呢？
計算機控制系統的分類有三種方法：以自動控制行式分類，以參于控制方式分類或以調節規律分類 。
一、以自動控制行式分類
以自動控制方式可以分成如下幾類：
?。ㄒ? 計算機開環控制(Computer Open Loop Control)系統
若計算機開環控制系統的輸出對生產過程能行使控制,但控制結果---生產過程的狀態沒有影響計算機控制的系統,計算機\控制器\生產過程等環節沒有構成閉合環路,則稱之為計算機開環控制系統 。
(二) 計算機閉環控制
計算機對生產對象或過程進行控制時,生產過程狀態能直接影響計算機控制的系統,稱之為計算機閉環控制系統 ?？刂朴嬎銠C在操作人員監視下,自動接受生產過程狀態檢測結果,計算并確定控制方案,直接指揮控制部件(器)的動作,行使控制生產過程作用 。
在這樣的系統中,控制部件按控制機發來的控制信息對運行設備進行控制,另一方面運行設備的運行狀態作為輸出,由檢測部件測出后,作為輸入反饋給控制計算機;從而使控制計算機\控制部件\生產過程\檢測部件構成一個閉環回路 。我們將這種控制形式稱之為控制計算機閉環控制 。
計算機閉環控制系統,利用數學模型設置生產過程最佳值與檢測結果反饋值之間的偏差,控制達到生產過程運行在最佳狀態 。
(三) 在線控制
只要計算機對受控對象或受控生產過程,能夠行使直接控制,不需要人工干預的都稱之為控制計算機在線控制或稱聯機控制系統 。
(四) 離線控制
控制計算機沒有直接參于控制對象或受控生產過程 。它只完成受控對象或受控過程的狀態檢測,并對檢測的數據進行處理;而后制定出控制方案,輸出控制指示,操作人員參考控制指示,人工手動操作使控制部件對受控對象或受控過程進行控制 。這種控制形式稱之為計算機離線控制系統 。
(五) 實時控制系統
控制計算機實時控制系統是指受控制的對象或受控過程,每當請求處理或請求控制時,控制機能及時處理并進行控制的系統,常用在生產過程是間斷進行的場合 。如煉鋼,每煉一爐鋼是一個過程;又如軋鋼過程,每軋出一塊鋼算一個過程,每個過程都重復進行 。只有進入過程才要求計算機進行控制 。在計算機一旦進行控制時,就要求計算機對來自生產過程的信息在規定的時間內作出反應或控制 。這種系統常使用完善的中斷系統和中斷處理程序來實現 。綜上所述,一個在線系統并不一定是實時系統 。但是一個實時系統必是一個在線系統 。
二、 以參于控制方式來分類
按控制機參于控制方式來分類，可分成如下幾種：
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由控制計算機取代常規的模擬調節儀表而直接對生產過程進行控制,由于計算機發出的信號為數字量，故得名DDC控制 。實際上受控的生產過程的控制部件,接受的控制信號可以通過控制機的過程輸入/輸出通道中的數/模(D/A)轉換器將計算機輸出的數字控制量中轉換成模擬量;輸入的模擬量也要經控制機的過程輸入/輸出通道的模/數(A/D)轉換器轉換成數字量進入計算機.
DDC控制系統中常使用小型計算機或微型機的分時系統來實現多個點的控制功能 。實際上是屬于用控制機離散采樣,實現離散多點控制 。這種DDC計算機控制系統已成為當前計算機控制系統中主要控制形式之一 。
DDC控制的優點是靈活性大,集中可靠性高和價格便宜 。能用數字運算形式對若干個回路,甚至數十個回路的生產過程,進行比例--- 積分---微分(PID)控制,使工業受控對象的狀態保持在給定值上,偏差小且穩定 。而且只要改變控制算法和應用程序便可實現較復雜的控制 。如前饋控制和最佳控制等 。一般情況下,DDC級控制常作為更復雜的高級控制的執行級 。
(二) 計算機監督控制系統
計算機監督控制系統是針對某一種生產過程,依據生產過程的各種狀態,按生產過程的數學模型計算出生產設備應運行的最佳給定值,并將最佳值自動地或人工對DDC執行級的計算機或對模擬調節儀表進行調正或設定控制的目標值 。由DDC或調節儀表對生產過程各個點(運行設備)行使控制 。
SCC系統的特點是能保證受控的生產過程始終處于最佳狀態情況下運行,因而獲得最大效益 。直接影響SCC效果優劣的首先是它的數學模型,為此要經常在運行過程中改進數學模型,并相應修改控制算法和應用控制程序 。
(三) 多級控制系統
在現代生產企業中,不僅需要解決生產過程的在線控制問題,而且還要求解決生產管理問題,每日生產品種、數量的計劃調度以及月季計劃安排,制定長遠規劃、預報銷售前景等, 于是出現了多級控制系統 。
DDC級主要用于直接控制生產過程,進行PID或前饋控制;SCC級主要用于進行最佳控制或自適應控制或自學習控制計算,并指揮DDC級控制同時向MIS級匯報情況 。DDC級通常用微型計算機,SCC級一般用小型計算機或高檔微型計算機 。
車間管理的MIS主要功能是根據工廠級下達的生產品種、數量命令和搜集上來的生產過程的狀態的信息,隨時進行合理調度,實現最優控制,指揮SCC級監督控制 。
工廠管理級的MIS主要功能是接受公司下達的生產任務和本廠的實際情況,進行最優化計算,制訂本廠生產計劃和短期(旬或周或日)安排,然后給車間級下達生產任務 。
公司管理級的MIS主要功能是對市場需求預測計算,制訂戰略上的長期發展規劃,并對訂貨合同,原料供應情況和企業的生產狀況,進行最優生產方案的比較選擇計算,制訂出整個公司企業較長時間(月或旬)的生產計劃、銷售計劃,并向各工廠管理級下達任務 。
MIS級主要功能是實現信息實時處理,為各級決策者提供有用的信息,作出關于生產計劃\調度和管理方案,使計劃協調和經營管理處于最優狀態 。這一級可根據企業的規模和管理范圍的大小分成若干級 。每級又依據要處理的信息量的大小確定采用的計算機的類型 。一般情況車間級MIS用小型計算機或高檔微型計算機,工廠管理級的MIS用中型計算機,而公司管理級的MIS則用大型計算機,或者用超大型計算機 。
(四)分布式控制或分散控制系統
分散控制或分布控制,是將控制系統分成若干個獨立的局部控制子系統,用以完成受控生產過程自動控制任務 。由于微型計算機的出現與迅速發展,為實現分散控制提供了物質和技術基礎,近年來分散控制得以異乎尋常的發展,且已成為計算機控制發展的重要趨勢 。
自70年代起,又出現集中分散式的控制系統,簡稱集散系統 。它是采用分散局部控制的新型的計算機控制系統 。
三、按調節規律分類
如果按調節規律分類,計算機對工業生產過程進行控制所構成的系統可分成如下幾種:
(一)程序控制
如果計算機控制系統是按著預先規定的時間函數進行控制,這種控制稱之為程序控制 。如爐溫按著一定的時間曲線進行控制就為程序控制 。這里的程序是指隨時間變化就有確定對應變化值,而不是計算機所運行的程序 。
(二)順序控制
在程序控制的基礎上產生了順序控制,計算機如能根據隨時間推移所確定對應值和此刻以前的控制結果兩方面情況行使對生產過程控制的系統,稱之為計算機的順序控制 。
(三) 比例--積分--微分PID控制常規的模擬調節儀表可以完成PID控制.用微型計算機也可以實現PID控制 。
(四)前饋控制
通常的反饋控制系統中,對干擾造成一定后果,才能反饋過來產生抑制干擾的控制作用,因而產生滯后控制的不良后果 。為了克服這種滯后的不良控制,用計算機接受干擾信號后,在還沒有產生后果之前插入一個前饋控制作用,使其剛好在干擾點上完全抵消干擾對控制變量的影響,因而又得名為擾動補償控制 。
(五)最優控制(最佳控制)系統
控制計算機如能有受控對象處于最佳狀態運行的控制系統稱之為最佳控制系統 。如用計算機控制系統就是在現有的限定條件下,恰當選擇控制規律(數學模型),使受控對象運行指標處于最優狀態 。如產量最大、消耗最大、質量合格率最高、廢品率最少等 。最佳狀態是由定出的數學模型確定的,有時是在限定的某幾種范圍內追求單項最好指標,有時是要求綜合性最優指標 。
(六)自適應控制系統
上述的最佳控制,當工作條件或限定條件改變時,就不能獲得最佳的控制效果了 。如果在工作條件改變的情況下,仍然能的控制系統對受控對象的控制處于最佳狀態,這樣的控制系統稱之為自適應系統 。這就要求數學模型體現出在條件改變的情況下,如何達到最佳狀態 ?？刂朴嬎銠C檢測到條件改變的信息,按數學模型給出的規律進行計算,用以改變控制變量,使受控對象仍能處在最好狀態 。
(七)自學習控制系統
如果用計算機能夠不斷地根據受控對象運行結果積累經驗,自行改變和完善控制規律,使控制效果愈來愈好,這樣的控制系統被稱為自學習控制系統 。
【計算機控制系統結構有哪些分類 計算機控制系統結構有哪些分類,指出主要的應用場合】
