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第13章 微型计算机在自动控制系统中的应用
13.1 复习笔记
一、微型计算机应用的分类 1．检测控制型
这种类型用于对控制对象作某些判断然后再去控制其执行机构。必须有检测控制对象的某些现象的传感器件，并且还得将由此而得到的模拟量转变成数字量。
2．数据处理型
当输入数据量比较多，而且需要经过一定规律进行分类、排列、折算、换算，然后送入有关的数学模型进行繁杂运算的计算机系统。
3．混合型
即以上二者的复合型式。一方面既有很多数据输入，并进行相应的处理，另一方面又要根据处理的结果去控制相应的装置，以达到整个系统的预期目的。
二、典型微型计算机控制系统的组成 1．典型结构
以微型计算机为核心组成的控制系统，如图13-1所示。图中间是微处理器（CPU），以及组成内存的ROM和RAM，这是微型计算机的主要内部设备。
（1）模拟量：如电流、电压，都来自某些量测装置的传感器，模拟量就是连续的量。 （2）数字量：如数字式电压表或某些传感器所产生的数字量。
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www.100xuexi.com 圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 （3）开关量：如行程开关或限位接点接通时产生的突变电压。 （4）脉冲量：如脉冲发生器产生的脉冲系列（一般为电压脉冲）。
图13-1 典型微型计算机控制系统
2．简单系统示意图
如图13-2就是一个简单系统的示意图。
图13-2 最简单的控制系统
三、以微型计算机为基础的开环控制系统 1．开环系统概念
一般程序控制（或顺序控制）是控制装置发出一系列控制命令，使执行机构服从其控制而做出相应的操作。但是执行的效果如何，不返回去与控制命令相核对。这就是只有前馈的
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www.100xuexi.com 2．开环系统的优点
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 信息而无反馈的信息，不能形成一个闭环信息系统，故称为开环系统。
可以用软件方法来改变控制程序。即一旦硬件针对一台计算机设计好后，若要改变工作的程序，只要重编控制程序，一般也只需改编控制程序中的若干条指令即可。
四、以微型计算机为基础的闭环控制系统 1．闭环结构
（1）图13-3是闭环系统的一个最简单结构方式。
图13-3 用微机闭环起来的控制系统
（2）一个需要温度自动调节的对象的自动调节系统可以用图13-4的方框图来表示。这也是一般反馈自动控制系统的一种形式。主要特征就是有反馈通道沟通了系统输入和输出的关系。
图中的输出为温度T℃。经过检测传感器它就变成了电压e0而反馈回去与给定电压e1
（即输入）进行比较。它们之间的差值△e经放大后去控制执行元件，从而改变载热介质（水或气或电流）的流量而去调节对象的温度，使得e0非常接近于给定值e1。亦即输出量温度T℃随时得到调节而非常接近于给定的温度值。
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图13-4 闭环控制系统的一般原理
2．控制过程
（1）将系统要求控制的过程，按照计算机运行的基本动作写成程序，这个程序就是用户程序。这个系统要求的控制过程可以归纳成下面几点：
①初始化：规定PA为输入，PB为输出。
②给定温度值，TI℃，折算成数字量输入至RAM的数据区。 ③要求误差±△T℃，也要折算成数字量输入至RAM的数据区。
④当对象温度T℃＞T1℃＋△T℃时，命令K关动作；即PB7＝1，PB6＝0。即电动阀关小。
⑤当对象温度T℃＜T1℃－△T℃时，命令K开动作，即PB7＝0，PB6＝1。即电动阀开大。
⑥当T1℃－△T℃≤T℃≤T1℃＋△T℃时，PB7＝0，PB6＝0，即电动阀不动。 （2）将目的程序通过键盘KB输入到RAM中。 （3）由LEG显示器检查每一条指令是否正确。
（4）由A/D转换器输入端送入一个检验电压，模拟WT及F在给定的温度附近。 3．潜力用途
（1）可以实行温度的程序控制，或称为变温管理。可以编一个一天24小时内温度的变化过程，存放在RAM中，这样，控制对象将会自动接受变温。
（2）可以编写一个与误差信号△e成比例+积分+微分的程序输入RAM中，则可形成
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www.100xuexi.com 一个PID调节系统。
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 （3）可以编写一个报警程序，当温度超过40℃和低于5℃时，进行报警。当然，此时还得增加一点报警信号器，如灯光、蜂鸣器等。
五、微型计算机在多变量寻优系统中的应用 1．概念 在一个多变量
的系统中，各个变量可以在其受限制的范围内受到控
制。当这些变量改变时，系统中的某一个质量指标y也将随之而变。即
2．实例
在一个人工气候箱中培养植物，考察一下光照强度（L）、温度（T）、湿度（H）以及空气中二氧化碳含量浓度（CO2）对植物光合作用的影响。以植物对二氧化碳摄取的快慢（y）作为光合作用的指标，则可得一个多变量系统的关系式
（1）问题可以转化成如何控制L，T，H和CO2以得
（2）图13-5就是根据上述的具体实例而作的相应硬件结构图。其中各方框所代表的意义如所标出的符号。
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郑学坚《微型计算机原理及应用》笔记和课后习题详解(微型计算机在自动控制系统中的应用)
