[工学]4机电一体化计算机接口设计上

1 微型计算机控制系统的组成 微型计算机控制系统是由计算机(工业控制计算机)和工业对象两大部分组成。 它与闭环控制系统不同，它的控制器直接根据给定信号去控制被控对象工作。被控制量在整个控制过程中对控制量不产生影响。与闭环控制系统相比，它的控制性能较差。 控制器用微型计算机来代替，就可以构成微型计算机控制系统。在微型计算机控制系统中，只要运用各种指令，就能编出符合某种控制规律的程序。微处理器执行这样的程序，就能实现对被控参数的控制。 1. 硬件组成 微型计算机控制系统的硬件一般是由微型计算机、外部设备、输入输出通道和操作台等组成。 硬件组成 (1)微型计算机 (2)外部设备 (3)输入输出通道 (4)操作台 2．计算机控制系统的软件 软件是指能完成各种功能的计算机程序的总和。它是微型计算机控制系统的神经中枢，整个系统的工作都是在程序的指挥下进行协调工作的。软件通常分为两大类：一类是系统软件，另一类是应用软件。 2 微型计算机控制系统分类 1．操作指导控制系统 2．直接数字控制系统(DDC) 3．计算机监督系统(SCC) 4．分级计算机控制系统 1．操作指导控制系统 2．直接数字控制系统(DDC) 3．计算机监督系统(SCC) 计算机监督系统(Supervisory Computer Control)简称SCC系统。 SCC系统有两种不同的结构形式。一种是SCC+模拟调节器，另一种是SCC+DDC控制系统。 (1)SCC+模拟调节器控制系统 该系统原理图，如图1-7所示。 (2)SCC+DDC控制系统 SCC+DDC控制系统原理图，如图1-8所示。 4．分级计算机控制系统 分级计算机控制系统是一个四级系统，各级计算机的功能如图1-9所示。 装置控制级(DDC级) 车间监督级(SCC级) 工厂集中控制级(MIS) 企业管理级(MIS) 微型计算机控制系统的发展趋势 1．可编程控制器(PLC) 2．采用新型的控制系统(集散控制系统) 3．人工智能 4．神经网络控制系统 1．可编程控制器(PLC) PLC与传统的继电器控制相比，具有如下一些特点： (1)抗干扰能力强； (2)适应性好； (3)编程直观、简单； (4)功能完善，接口功能强。 2．采用新型的控制系统(集散控制系统) 集散控制系统是分散型综合控制系统(Total Distributed Control Systems)或分散型微处理器控制系统(Distributed Microprocessor Control Systems)的简称。 集散控制系统的组成框图以微型计算机为核心，把微型机、工业控制计算机、数据通信系统、显示操作装置、输入 /输出通道、模拟仪表等有机地结合起来，采用组合组装式结构组成系统，为实现工程大系统的综合自动化创造了条件。 3．人工智能 人工智能是用计算机模拟人类大脑的逻辑判断功能，其中具有代表性的两个尖端领域是专家系统和机器人。 所谓专家系统即计算机专家咨询系统，是一个存储了大量专门知识的计算机程序系统。不同的专家系统将不同领域专家的知识，以适当的形式存放于计算机中。根据这些专家知识，专家系统可以对用户提出的问题做出判断和决策，以回答用户的咨询。 机器人是一种能模拟人类智能和肢体动作的装置，从本世纪70年代微处理机问世以来，机器人便逐渐涉足于各工业生产领域和科学研究领域。目前已出现的机器人可以分为两类，工业机器人和智能机器人。 4．神经网络控制系统 国外在20世纪80年代掀起了神经网络(Neural Network)计算机的研究和应用热潮，我国在90年代也开始了这方面的研究。由于神经网络的特点(大规模的并行处理和分布式的信息存储，良好的自适应性、自组织性和很强的学习功能、联想功能及容错功能)，使它的应用越来越广泛，其中一个重要的方面是智能控制，包含机器人控制。 三自由度机械臂计算机控制系统 一、课题介绍 本课题研究了一种三自由度机械臂的控制方法与实现，采用伺服舵机驱动，单片机+PC机两级控制，完成控制系统的软硬件设计。单片机通过RS-232串口接收来自上位机的运动指令，并将其转换成伺服舵机的运动控制脉冲，输出并驱动伺服舵机，实现了机械臂各关节的运动控制。 总体方案 二、解决的关键技术 1、上位机部分：PC控制界面设计、RS-232通信程序； 2、单片机控制部分：通信接口、I/O接口； 3、电机驱动与定位控制 三、完成的主要工作 1. 单片机控制板设计 芯片选择：C8051F系列单片机 优点：资源丰富，内部有AD、DA等可以使用软件进行配置，大大简化了硬件电