《常用复杂控制系统》课件

常用复杂控制系统课绍杂本件介了一些常用的复控制系统，涵盖了从工业自动化到航空航天等多个领域课程介绍课程概述课绍杂应选计维本程主要介常用复控制系统的概念、分类、特点、用、型、设和护学习目标过课习将杂论应术通本程的学，学生能够掌握常用复控制系统的基本理和用技适用范围课专术员本程适合自动化、机械、电子、信息等业的本科生、研究生和工程技人学习目标了解复杂控制系统掌握典型控制系统杂络掌握复控制系统的概念、分类深入理解集中式、分布式和网和特点化控制系统掌握控制系统选型掌握控制系统设计习选则计学控制系统型原、流程和了解控制系统冗余设、可靠性诊断案例分析分析和故障复杂控制系统概述杂组杂结复控制系统是指由多个子系统成的，具有复的构和功能的控制杂过系统它通常用于控制大型、复的程或系统，例如工厂自动化、航空航天、机器人控制等杂维线时复控制系统通常具有以下特点高、非性、变、不确定性、强标耦合、多目等典型复杂控制系统分类工业自动化系统智能交通系统电力系统控制航空航天控制产辆驶产传态线自动控制生流程，提高效率控制车行，提高交通安全管理电力生、输和分配控制飞行器姿、航和速度质和量和效率集中式控制系统集中式控制系统控制单元单单储负责集中式控制系统是指所有控制功能都集中在一个中央控制元中，中央控制元通常包含处理器、存器、输入输出接口等，接单来现场协调预进由中央控制元接收自设备的信号，并发出控制命令，收、处理、分析和输出信号，并根据设程序行控制整个系统的运行现场设备通信网络现场对传执负责络将单现场连来设备是指与被控象直接接触的感器、行器等，采集集中式控制系统需要通信网中央控制元与设备接起现场执现数传信息并行控制命令，实据的输和信息的交互分布式控制系统分布式控制系统特点分布式控制系统构成将单单单络执分布式控制系统控制功能分散到多个控制元中每个控制分布式控制系统通常由多个控制元、通信网、上位机和行负责区组元控制特定域或设备机构成为单单单负责区络连它提高了系统的可靠性，因个控制元的故障不会影响整个控制元控制特定域或设备，通信网用于接不同的控单监系统制元，上位机用于控和管理整个系统网络化控制系统网络互联数据传输云平台支持络过络连单数络传现络资网化控制系统通网接多个控制元控制信息、据和指令在网上输，实网化控制系统可以利用云平台源，提供执现数换远时监测远数储计和行机构，实据交和程控制实、程控制和据分析更大存容量、更高算能力和更强大功能集中式控制系统特点结构简单成本较低单所有控制功能都集中在个控制相比分布式控制系统，集中式控结对简单软对器上，构相，易于理解制系统所需硬件和件成本相维较和护低可靠性高实时性强逻辑单现所有控制都集中在个控制集中式控制系统可以实快速响现应时器上，一旦控制器出故障，整，确保实性将较个系统停止运行，可靠性高集中式控制系统构成中央控制器1负责接收所有设备的信号执行机构2执行中央控制器的指令传感器3现场收集信息通信网络4连组接各成部分单过络将连来现集中式控制系统通常采用一控制中心，通网所有设备接起，实集中管理和控制集中式控制系统举例产应集中式控制系统在工业生中用广泛锅产过例如，发电厂的炉控制系统、化工厂的生程控制系统等这传执组些系统通常由中央控制室、控制柜、感器、行器等成分布式控制系统特点分散控制实时性强将负责时时应分布式控制系统控制任务分散到多个控制器，每个控制器分布式控制系统通常采用实操作系统，可以及响控制需求时稳控制一个或多个子系统，提高了系统的可靠性和灵活性，确保系统的实性和定性模块化设计容错能力强计计当现时系统采用模块化设，可以方便地添加或删除模块，提高了系统分布式控制系统具有冗余设，某个控制器出故障，其他扩维证的可展性和可护性控制器可以接管其任务，保系统的正常运行分布式控制系统构成独立控制器独负责过过络每个控制器立部分程，并与其他控制器通通信网交互信息通信网络过络进数换现场线控制器之间通通信网行据交，例如以太网、总等现场设备传执应进感器、行器等设备分布在系统中，由相的控制器行控制上位机负责对进监上位机整个系统行控和管理，并提供人机交互界面分布式控制系统举例应领现分布式控制系统广泛用于工业自动化域例如，在代制造工厂中，每个生产单独元都可以配备立的控制器这过络协现对产过时监些控制器通网互联，同工作，实整个生程的实控和控制，产产质提高生效率和品量网络化控制系统特点分散式结构络将给节网化控制系统通常采用分布式架构，控制功能分配多个点，提高系统灵活性信息共享络连节现协网接使各点之间可以共享信息，实同控制，提高系统整体性能远程访问过络远监维通网，用户可以程控和操作系统，方便系统管理和护网络化控制系统构成网络基础设施1络础络组负责数传网基设施是网化控制系统的重要成部分，据输和通信控制节点2节应负责对对进每个控制点都配备了相的控制设备，特定象行控制网络协议3络协议数传规则识别网定义了据输的格式和，确保控制信息能够被正确和处理安全机制4为应络击数了保障系统安全可靠运行，需要采取相的安全措施，防止网攻和据泄露网络化控制系统举例络应网化控制系统广泛用于工业自动化、智能制造、交通运输、领过络连电力能源等域例如，在工业自动化中，可以通网接控传执现远监数诊断制系统、感器、行器，实程控、据采集、故障领络现产过数等功能智能制造域，网化控制系统可以实生程的产产质字化和智能化，提高生效率和品量控制系统选型原则功能需求性能指标

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22.满标满应足控制目，足工艺要求精确度、响速度、抗干扰能稳标满，确保定可靠运行力等指要足要求可靠性成本效益

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44.虑维满选考安全性、可靠性和可护在足性能要求的前提下，稳择性，确保系统安全定运行性价比高的控制系统控制系统选型流程选择对关过骤证合适的控制系统系统性能和可靠性至重要，需要经一系列步，保系统的适用性，降低系统风险，提升系统效率需求分析1标明确系统目和功能需求技术评估2较术标势比不同方案的技指和优经济评估3评资报估不同方案的成本和投回率可行性分析4评现估方案的可实性和安全性最终选型5综虑选择合考各方面因素，最优方案控制系统选型案例分析工业自动化控制系统智能家居控制系统交通信号控制系统虑产则关验虑例如，工厂自动化控制系统需要考生效智能家居控制系统需要注用户体、便交通信号控制系统需要考交通流量、道路选择选择传状选择传率、可靠性和安全性等因素，合适的控捷性和安全性，合适的控制系统和感况和安全因素，合适的控制系统和执满产现制系统和行机构，以足生需求器，以实智能化控制感器，以优化交通流量控制系统冗余设计提高系统可靠性提升容错能力12计过组来计错冗余设可以通增加备用件提高冗余设增强系统容能力，可以有效组现单导瘫痪证系统可靠性，即使部分件出故障，避免点故障致系统，保系统稳系统仍能正常运行定运行降低维护风险3计许维进维证续冗余设允系统在护期间行部分停机，降低护风险，保系统持运行控制系统可靠性分析故障率分析失效模式分析安全分析维修性分析组评时评维分析系统各成部分的故障率分析系统可能发生的故障模式估系统在发生故障是否能估系统可修性，例如故障预测软错误员伤诊断难维时，并系统整体的故障概率，例如硬件故障、件、够保障安全，例如防止人的易程度、修间、历数验误损维根据史据和经，可以操作失等亡、设备坏等修成本等进预测使用可靠性模型行评对评维过估每个故障模式系统的影估系统安全措施的有效性，分析系统修程，并提出优计检测议维响程度，以及故障发生的概率例如冗余设、故障机制化建，提高修效率，降低评时内维估系统在特定间段正常等修成本运行的概率，即系统可靠度控制系统故障诊断故障检测故障分析故障修复时监测状态识别诊诊断结实控制系统运行，异常信号分析故障原因，确定故障源，并提供故障根据果，采取有效措施修复故障，恢断报和偏差告复系统正常运行控制系统维护保养定期检查清洁保养检传执尘定期查控制系统部件，如感器、行器、控制器等，确保清洁控制系统部件，防止灰和油污影响其性能其正常工作故障排查记录维护时进维换记录维养及排查控制系统故障，并行修或更控制系统护保情况，以便于追踪和分析控制系统改造升级目标步骤进评现计进改系统性能，增强可靠性，提高效率，估有系统，制定改造划，行系统满级测试调试验足新的需求例如，增加新功能，提高升改造，和，收和运行例级软进控制精度，延长使用寿命等如，更新硬件设备，升件系统，改控制算法，优化控制策略等学习总结知识积累技能提升能力培养实践应用课绍杂过习杂课养问题课论本程系统地介了常用复通学，学生能够掌握复程培了学生分析、解程注重理联系实际，并通计应问题队过项践控制系统的基本原理、分类、控制系统的分析、设、用决、团合作的能力案例分析和目实，帮助选计维维将论识应特点、构成、型、设、和护等方面的基本技能学生理知用于实际工识项护等方面知程目中讨论与交流知识分享案例分析未来展望对杂讨应杂来趋势大家可以分享自己复控制系统的理可以探一些实际用中的案例，例如可以展望复控制系统未的发展验习进选择习解和经，共同学和步，如何合适的控制系统，如何解决，例如，人工智能和机器学在控制系问题应控制系统中遇到的统中的用课后作业思考题请课讲络尝试举应思考本程中所的集中式控制系统，分布式控制系统和网化控制系统的优缺点，并出一些场用景实践练习请尝试软简单进验使用Simulink件搭建一个的控制系统模型，并行仿真实项目设计请尝试计进计现设一个基于控制系统的自动化系统，并行系统设和功能实参考文献自动控制原理现代控制理论

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22.伦陈编张编王德，兆莹著，清华大嗣瀛著，清华大学出版社学出版社，2016年，2015年复杂控制系统理论与控制系统设计

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44.应用陈卫编郭宝龙，东著，机械工张谢陈卫编嗣瀛，永祥，东著业出版社，2014年，科学出版社，2013年。