物联网控制期末复习1：第一章

书籍采用的是 王万良作者的 物联网控制技术（第二版）

第一章：自动控制与物联网控制概述

自动控制系统

飞球调节器：瓦特发明，促进了社会进步，而促进社会进步是飞球调节器公认为第一个自动控制系统的主要原因。

• 自动控制： 是在没有人参与的情况下，系统的控制器自动地按照人预定的要求控制设备或过程，使之具有一定的状态和性能。具有自动控制功能的系统称为自动控制系统。

• 控制系统的稳定性：建立系统微分方程，分析微分方程解的稳定性，从而分析实际系统是否会出现不稳定现象。控制系统稳定性的分析，变成了判别微分方程的特征根的实部的正、负号问题。
  

• 人在控制过程中起到的三个作用：

• 1、观测：用眼睛去观测温度计和转速表的指示值

• 2、比较与决策：人脑把观测得到的数据与要求的数据相比较，进行判断，根据给定的控制规律给出控制量；

• 3、执行：根据控制量用手具体调节，如调节阀门开度、改变触点位置。

• 在自动控制中，则用控制装置代替人来完成上述功能。

控制系统框图

反馈控制

• 开环控制系统：开环控制系统:如果控制系统的被控量对系统没有控制作用

• 优点：简单、保证系统稳定性。

• 缺点：控制精度容易受扰动影响、控制精度差（扰动存在时）

• 适应场景：逻辑控制、顺序控制、扰动少的场合。

• 闭环控制系统 或 负反馈控制系统：系统的被控量直接或间接地参与控制。

物联网控制系统

概念

物联网控制系统概念：以物联网为基础的计算机控制系统。

分类

根据控制策略的生成是否在本地控制回路中，物联网控制系统结构可以分为两大类，直接网络控制结构和间接网络控制结构。

计算机控制系统

基本组成：其中数字计算机及A/D、D/A转换器等统称为计算机系统。它的主要作用是，根据接受的被控对象以及外界的有关信息，按选定的算法进行变换处理并产生必要的控制指令输出作用于被控对象。

计算机控制系统的硬件组成包括：计算机、外部设备、测量装置及执行装置。

软件组成包括：系统软件（如实时操作系统、公共服务系统、通信软件、诊断程序等）、应用软件（如控制算法程序、输入输出接口程序、监控程序、信息管理程序等等）。

计算机控制系统的类型

操作指导控制系统（Operational Information System，简称OIS。所谓操作指导是指计算机的输入不直接用来控制对象，只是每隔一段时间，计算机进行一次数据采集，将系统的一些参数经A/D转换后送入计算机进行计算及处理，然后进行报警、打印和显示

直接数字控制系统（Direct Digital Control,简称DDC。计算机首先通过模拟量输入通道（AI）和开关量输入通道（DI）实时采集数据，然后按照一定的控制规律进行计算，最后发出控制信息，并通过模拟量输出通道（AO）和开关量输出通道（DO）直接控制生成过程。要求实时性好、可靠性高和适应性强。

监督控制SCC（Supervisory Computer Control）中，计算机根据原始工艺信息和其他参数，按照描述生产过程的数学模型或其他方法，自动地改变模拟/数字调节器或以直接数字控制方式工作的计算机中的给定值，从而使生产过程始终处于最优工况（如保持高质量、高效率、低消耗、低成本等等）。

集散控制系统（Distributed Control System，简称DCS），采用分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调的设计原则，把系统从上到下分为分散过程控制级、集中操作监控级、综合信息管理级，形成分级分布式控制，其结构如图所示。

集中控制方式任务过于集中，一旦计算机出现故障，将会影响全局。分级（或分布式）计算机控制系统有代替集中控制系统的趋势。该系统的特点是将控制任务分散，用多台计算机分别执行不同的任务，既能进行控制又能实现管理。分级计算机控制系统是一个四级系统，如图所示。

物联网远程控制技术

1、远程控制模式。
2、本地控制模式。
3、调度控制模式。

网络遥操作：物联网络远程控制的一个经典实例是遥操作系统，操作者在本地进行操作，由远程设备完成远程复杂或危险环境下的任务。在网络环境下，遥操作机器人实验系统的工作原理如下图所示，它由操作者、主机械手、Internet通信环节、从机械手和环境构成。