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阐述计算机自动控制系统概念

1.计算机自动控制系统

在计算机技术与自动控制技术获得良好发展的基础上，将两者有机结合起来就形成了计算机自动控制系统。以往控制理论虽然已经获得较为显著的成果，而且能够成功运用于多种领域，整体呈现较为成熟的发展状态。但是传统控制理论仍然存在无法克服的局限性，如果计算步骤及控制系统繁杂，那么在实际操作中并不能使用控制理论知识来克服遇到的困难，无法满足控制系统的潜在运行需求。现行控制理论在逐渐发展的过程中，不断为自动控制系统的分析、设计、综合等方面提供充足的理论基础，同时计算机技术的快速发展为掌握新型控制规律提供了一个时效性非常高的平台，两者的有机结合促进自动控制技术走上更为迅速的发展道路。

典型连续控制系统结构因素包括给定值、控制器、执行器、被控对象、被控参数、检测装置、反馈值等，这个控制系统里所有信号都属于连续信号。在控制过程中使用比较器来对反馈值和给定值进行比较，然后经由控制器来调节计算出现的偏差，形成控制信号驱动执行机构，最终将被控参数数值控制在预期范围内。使用计算机来替换连续控制系统中的控制器与比较器，并且发挥同样的作用及功能，这样就形成一个典型的计算机自动控制系统。在计算机自动控制系统中，计算机的输入和输出信号都是数字信号，而被控对象的被控参数一般都是模拟量，执行器的输入信号也大都是模拟信号，因此，需要有将模拟信号转换为数字信号的A/D 转换器，以及将数字信号转换为模拟信号的D/A 转换器。

2.计算机控制系统的控制过程

计算机控制系统的控制过程可以划分为数据采集处理及实时控制两个部分。数据的采集处理是指及时检测被控对象的被控参数并将其输入到计算机中进行相关处理。实时控制是指按照已经设计好的控制规律来计算得出控制量，并在有效时间内将控制信号发送至控制器。

计算机自动控制过程必须要同时满足实效性及实时性的潜在需求，信号输入、计算、输出时间都应该控制在设计允许范围之内。这个过程会在计算机自动控制作用下不断重复，系统能够契合预先设计的品质指标要求，而且在工作中还能实

自动控制系统的概念

自动控制系统的概念自动控制系统是指通过采集、处理和应用信息来实现对系统行为的调整和维持系统稳定的一种工程系统。它主要由传感器、执行器、控制器和过程组成。以下是自动控制系统的一些关键概念： 1. 传感器（Sensors）：传感器负责感知系统的状态或性能。它们可以测量温度、压力、速度等各种参数，并将这些信息转换成电信号。 2. 控制器（Controller）：控制器是系统的智能部分，负责接收传感器提供的信息，与预设的目标进行比较，然后生成控制信号。这些信号指导执行器对系统进行调整。 3. 执行器（Actuators）：执行器接收来自控制器的信号，并执行相应的动作，以改变系统的状态。例如，它可以调整阀门、电机或其他执行元件。 4. 过程（Process）：过程是被控制的实际系统，它可能是一个物理系统，如化工厂、飞机或加热系统，也可以是一个软件系统。 5. 反馈（Feedback）：控制系统通常采用反馈机制，通过比较实际输出和期望输出之间的差异来调整系统。这有助于保持系统稳定性并应对外部扰动。 6. 开环和闭环系统（Open-loop and Closed-loop Systems）：在开环系统中，控制器的输出不受实际系统状态的反馈影响。而在闭环系统中，系统会根据实际输出提供的反馈信息来调整控制器的输出。 7. 稳定性（Stability）：稳定性是指系统在面对扰动时能够保持平衡或迅速恢复平衡的能力。一个稳定的控制系统对外部和内部变化有一定的容忍度。 8. 鲁棒性（Robustness）：鲁棒性指系统对于参数变化、扰动或不确定性的适应能力。一个鲁棒的控制系统能够在各种条件下保持良好的性能。自动控制系统在许多领域中都有广泛的应用，包括工业生产、交通运输、航空航天、能源管理等。通过精确地调整系统的输入，自动控制系统能够提高效率、降低能耗，并确保系统的稳定运行。

阐述计算机自动控制系统概念

阐述计算机自动控制系统概念 1.计算机自动控制系统在计算机技术与自动控制技术获得良好发展的基础上，将两者有机结合起来就形成了计算机自动控制系统。以往控制理论虽然已经获得较为显著的成果，而且能够成功运用于多种领域，整体呈现较为成熟的发展状态。但是传统控制理论仍然存在无法克服的局限性，如果计算步骤及控制系统繁杂，那么在实际操作中并不能使用控制理论知识来克服遇到的困难，无法满足控制系统的潜在运行需求。现行控制理论在逐渐发展的过程中，不断为自动控制系统的分析、设计、综合等方面提供充足的理论基础，同时计算机技术的快速发展为掌握新型控制规律提供了一个时效性非常高的平台，两者的有机结合促进自动控制技术走上更为迅速的发展道路。典型连续控制系统结构因素包括给定值、控制器、执行器、被控对象、被控参数、检测装置、反馈值等，这个控制系统里所有信号都属于连续信号。在控制过程中使用比较器来对反馈值和给定值进行比较，然后经由控制器来调节计算出现的偏差，形成控制信号驱动执行机构，最终将被控参数数值控制在预期范围内。使用计算机来替换连续控制系统中的控制器与比较器，并且发挥同样的作用及功能，这样就形成一个典型的计算机自动控制系统。在计算机自动控制系统中，计算机的输入和输出信号都是数字信号，而被控对象的被控参数一般都是模拟量，执行器的输入信号也大都是模拟信号，因此，需要有将模拟信号转换为数字信号的A/D 转换器，以及将数字信号转换为模拟信号的D/A 转换器。 2.计算机控制系统的控制过程计算机控制系统的控制过程可以划分为数据采集处理及实时控制两个部分。数据的采集处理是指及时检测被控对象的被控参数并将其输入到计算机中进行相关处理。实时控制是指按照已经设计好的控制规律来计算得出控制量，并在有效时间内将控制信号发送至控制器。计算机自动控制过程必须要同时满足实效性及实时性的潜在需求，信号输入、计算、输出时间都应该控制在设计允许范围之内。这个过程会在计算机自动控制作用下不断重复，系统能够契合预先设计的品质指标要求，而且在工作中还能实

计算机控制系统

一、1.计算机控制系统就是计算机和自动化仪表装置与被控对象连接而成的具有各种自动化的技术工程系统 2.计算机控制系统都和一般计算机系统一样，是由硬件和软件部分组成. 3.计算机控制系统的硬件主要由主机、外部设备、过程输入出设备和广义被控对象组成. 4.软件是计算机工作程序的统称，软件系统亦称程序系统，是实现预期信息处理功能的各种程序的集合。通常由系统软件和应用软件组成. ? （1）系统软件系统软件即为通用性软件，主要包括操作系统、数据库系统和一些公共服务软件（如各种计算机语言编译、程序诊断以及网络通讯等软件）。（2）应用软件是计算机系统软件支持下实现各种应用功能的专用程序。计算机控制系统的应用软件一般包括控制程序，过程输入和输出程序，人机接口程序，显示、打印、报警和故障连锁程序等. 5.计算机控制系统的类型监测与操作指导，直接数字控制、顺序控制、监督控制以及控制管理集成的功能 6.计算机控制相对于模拟控制的主要特点：（1）计算机控制利用计算机的存储记忆、数字运算和显示功能，可以同时实现模拟变送器、控制器、指示器、手持器等多种模拟仪表的功能，并且便于集中监视和操作。（2）计算机控制利用计算机快速运算能力，通过分时工作，可以用一台计算机同时控制多个回路；并且还可同时实现DDC、顺序控制、监督控制等多种控制功能。 ? （3）计算机控制利用计算机强大的信息处理能力，可以实现模拟控制难以实现的各种先进的控制策略；而且可以实现对于难以控制的复杂被控对象的有效控制。 ? （4）计算机控制系统调试、整定灵活方便。 ? （5）利用网络分布式结构可以构成计算机集成管理系统，实现工业生产与经营管理。的一体化，大大提高工业企业的综合自动化水平。 ? （6）计算机控制系统中同时存在连续型和离散型两类信号，系统中必须有A/D和D/A转换器实现连续信号和模拟信号的相互转换。连续系统控制理论不直接用于计算机控制分析和设计二、7.? 数字信号是按相同时间间隔和先后顺序依次出现的数字序列；f (nt),n = 0,1,L d ? 数字信号的特点：在时间上是离散的，幅值上也是离散的； ? 采样信号f * (t)（又称为离散的模拟信号）连续信号f (t)通过采样过程变为时间离散、幅值连续的信号。采样保持信号? f (t) h，采样信号经过零阶保持器变为的梯形信号。 ? 数字信号的生成，最后采样保持信号经过与数字采用过程的同步量化过程将采样信号的连续幅值转变成数字量，从而实现了模拟信号转变成数字信号. 8.说明：在A/D转换的过程中插入零阶保持过程是为了满足量化过程需要一定的转换时间。? 采样过程：按照一定的时间间隔T重复抽取连续信号f (t)的瞬时值f (nT)的过程. （1）T 为采样周期；（2）为采样值；可以看作一个权重(又称为冲量或强度）为的脉冲函数； ( 3) 整个采样信就看作个加权脉冲序列零阶保持过程：指将采样信号f * (t)的每个瞬时采样值f(nT)一直保持到下一个采样值f(nT+T)出现之前的过程 ? 量化过程：用一定字长的二进制数码的最低有效值即所表示的物理量的数值）作为最小整

计算机控制技术要点

一概述 1 计算机控制系统的概念 1.1 自动控制：在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程自动控制的系统。 1.2计算机控制系统的工作步骤实时数据采集，实时控制决策，实时控制输出。 1.3常用术语在线：计算机控制系统与生产设备直接相连，并受计算机控制的方式。离线：与在线方式相反。实时：实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定的时间内对外来事件做出反应的特性。2个要素：其一：根据工业生产过程出现的事件能够保持多长的时间；其二：该事件要求计算机在多长的时间以内必须做出反应。 2 计算机系统的组成 2.1 硬件：一般是由计算机、外部设备、输入输出通道和操作台等组成。 2.2 软件：系统软件，应用软件（数据采集与监视、控制计算与输出、公共服务程序） 3 计算机控制系统的形式 3.1 操作指导控制系统（OIS） 3.2 直接数字控制系统（DDC） 3.3计算机监督控制系统（SCC） 3.4 集散控制系统（DCS）三级：分散过程控制级、集中操作监控级、综合信息管理级；原则：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治、综合协调。 3.5 现场总线控制系统（FCS） “工作站—现场总线仪表”的二层结构；出现的理由特点常用标准（FF、CAN、LONWORKS、PROFIBUS、HART） 3.6 PLC十上位机系统 4计算机控制系统的特点 4.1 系统结构特点（模拟部件和数字部件的混合系统）4.2 信号形式上的特点（按一定的采样间隔对连续信号进行采样） 4.3 系统工作方式上的特点（一台计算机可为多个控制回路服务）4.4 控制品质高4.5 功能价格比值高4.6 适应性强，灵活性高4.7缺点二工控机简介 1 工控机的特点工业控制机主要用于工业过程测量、数据采集、控制等工作。 ①可靠性高②实时性好③环境适应性强④过程输入和输出配套较好⑤系统扩充性好⑥系统开放性好⑦控制软件包功能强⑧系统通信功能强⑨后备措施齐全⑩具有冗余性 2 工控机的分类与结构通用工业控制计算机、单片机、嵌入式工控机（PC/104总线工控机、ARM嵌入式单片机）、DCS工控机（即现场工作站） PLC：以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种

计算机控制系统知识点

（一）基本概念第一章 1、什么是计算机控制系统？与传统的控制系统相比，计算机控制系统的优点是什么？答：计算机控制系统：用计算机代替常规控制系统中的模拟控制器对系统进行控制的系统。优点：具有精度高速度快、存储容量大和逻辑判断功能，看完实现高级复杂的控制方法，获得快速静谧的控制效果。 2、简述计算机控制系统的硬件组成和各自的功能。答：计算机控制系统的硬件一般由主机、接口和输入/输出通道、通用外部设备、执行机构、检测元件、仪表、操作台等部分组成。主机：采用一台或多台计算机，通过接口和I/O口通道，接收检测设备传来的信息并向控制系统的各个部件发出命令，同时计算机对系统的各个参数进行巡回检测、数据处理、控制计算、分析报警、逻辑判断等。接口与I/O通道：主机与被控对象之间进行信息交换的纽带。通用外部设备：扩大计算机的功能，是计算机系统与操作人员的交互界面，用来完成信息的记录、存储、显示、打印、传送。检测元件、仪表、执行机构：检测元件和仪表用来测量生产对象的某些参数，并将非电量的被测参数转换为电量表示；执行机构接受CPU的命令使被控对象完成规定的控制动作。操作台：用来实现人机之间的交互功能。 3、计算机控制系统应当有哪些主要特征？答：1.实时性 2.良好的输入/输出能力 3.标准化和系列化 4.模块化的系统结构 5.可靠性（平均无故障时间、抗干扰能力强、具有定时自动启动功能和硬件自检功能） 4、计算机控制系统大致可分为哪几类？简述各类计算机控制系统的结构和特点。答：计算机控制系统大致可分为以下五类： 1）数据采集系统（DAS，Data Acquision System） 2）直接数字控制系统（DDC，Direct Digital Control） 3）计算机监督系统（SCC，Supervisory Computer Control） 4）分布式控制系统（DCS，Distributed Control System） 5）现场总线控制系统（FCS，Fieldbus Control System） 1）数据采集系统简称：DAS 计算机只对控制系统的参数进行采集、加工和分析处理，并将处理后的数据输出。操作人员根据输出的数据，对生产过程出现的问题进行处理，计算机不直接参与生产过程的控制，该系统结构简单，安全可靠。

计算机控制系统及其应用

计算机控制系统及其应用计算机控制系统是一种由计算机控制的系统，该系统可以用于自动化控制各种过程。与传统的控制系统相比，计算机控制系统具有更高的质量和效率，同时还提高了生产工艺的可重现性和控制精度。本文将介绍计算机控制系统的概念、分类以及在不同领域的应用。一、计算机控制系统的概念计算机控制系统是一种集成了计算机技术和控制技术的系统，能够实现对所需过程的自动控制。该系统由计算机、图形界面、传感器、执行器和控制器等组成。计算机控制系统可以控制各种工业过程，如自动化制造、机器人应用、温度控制以及数据采集和分析等。该系统能够提高工业控制系统的工作效率、生产率以及产品质量，并降低成本。二、计算机控制系统的分类计算机控制系统通常可以分为三类：开环控制系统、闭环控制系统和半闭环控制系统。 1.开环控制系统开环控制系统是指在控制系统中只能对输入进行传递和转换，不能对输出进行反馈调整，只能依靠输入来控制输出。这种控制系统在很多应用领域中被广泛使用，如测量和参数调节等。 2.闭环控制系统闭环控制系统是一种的行动监控和自适应控制电路，它能够对传感器的反馈信息进行处理，并对输出进行反馈调整。闭环控制系统通常用于气体和液体处理过程、电力系统、交通系统和电子制造系统等控制领域。

3.半闭环控制系统半闭环控制系统是一种在控制系统中同时采用开环和闭环控制两种技术的控制系统。开环控制用于对系统进行预先设置，而闭环控制则用于对系统的实时信息进行反馈调整。这种控制方法通常用于许多高级工业过程的控制领域。三、计算机控制系统在不同领域的应用计算机控制系统已经应用于许多领域，涉及了从工业制造到医疗保健，再到军事防务的各种应用。 1.工业自动化计算机控制系统是自动化工业的重要组成部分。自动化工业包括机器人应用、流程控制、光学识别和文本识别等领域。这些应用都需要高度自动化和可重复性的流程，计算机控制系统在自动化工业的全部过程中起着至关重要的作用。 2.医疗保健计算机控制系统在医疗保健领域中也有着多种应用。医疗行业中最常见和最有效的应用包括医院供应链管理、药品和设备管理以及医疗保险管理。这些应用都需要实时监测、自动控制和数据分析的功能。 3.军事防务计算机控制系统在军事防务领域也有着广泛的应用，如装备控制、信息控制和导弹控制等。这些应用涉及到高级的技术应用和数据安全方面的问题。四、结论计算机控制系统是现代工业、医疗保健、军事防务领域不可或缺的关键技术之一。计算机控制系统能够提高工业生产、医疗保健和战争中的生产效率和精度，同时还能降低成本，提高效益。未来，计算机控制系统将会继续迅速发展，并在更多的应用领域发挥作用。

计算机控制系统知识点

计算机控制系统知识点计算机控制系统是指利用计算机作为中央控制器来控制工业过程、交通运输、机械制造等领域中的各种控制系统的一种系统。计算机控制系统知识点众多，其中包括计算机控制系统的基本组成、控制系统的分类、控制系统的特点、控制系统的控制方法、控制系统的优化等诸多内容。一、计算机控制系统的基本组成计算机控制系统由输入、输出、控制器、执行机构四个部分组成。其中输入部分通常包括传感器、信号调理电路、模数转换器等；输出部分通常包括数字信号输出器、模拟信号输出器、执行机构等。控制器一般是指由微处理器、可编程逻辑控制器（PLC）或船用控制器等构成的控制模块，执行机构一般指各种电动机、泵、阀门等用来控制操作对象的机构。二、控制系统的分类根据控制对象的特点，控制系统可以分为连续型系统和离散型系统。连续型系统是指控制对象运动过程中的时间是连续的，例如温度、压力、流量等都是连续的；离散型系统指控制对象运动过程中的时间是离散的，例如工艺流程、机具动作等都是离散的。根据控制系统的算法，控制系统可以分为开环控制系统和闭环控制系统。开环控制系统是指没有反馈信号或反馈信号量不参与控制算法的控制系统。例如，定时器就是一个开环控制器。闭环控制系统是指反馈信号量参与控制算法的控制系统，也称为反馈控制系统。

三、控制系统的特点控制系统的特点包括：系统的控制目标明确、控制精度高、响应速度快、稳定性好、可靠性高、可编程性强等特点。四、控制系统的控制方法根据控制系统的特点和用途不同，控制系统的控制方法也各有不同。常见的控制方法包括： 1、比例控制：比例控制是指控制输出量与输入量呈比例关系的控制方法。比例控制在工业生产中广泛应用，例如机床加工中的主轴脉冲控制就采用了比例控制技术。 2、积分控制：积分控制是指控制器对偏差信号进行积分运算后输出控制信号的控制方法。积分控制常用于工业自动化中的流量控制、温度控制等方面。 3、微分控制：微分控制是指控制器对偏差信号进行微分运算后输出控制信号的控制方法。微分控制常用于对控制对象惯性特性很大的情况下，例如飞机、火箭等控制领域。 4、模糊控制：模糊控制是指对控制对象的运动规律进行模糊化处理，然后根据规律的模糊度进行控制的控制方法。模糊控制因具有较高精度和良好的鲁棒性，目前被广泛应用于机器人、汽车驾驶、智能家居等领域。 5、自适应控制：自适应控制是指根据控制目标和控制环境的变化，控制系统自动调整控制参数的控制方法。自适应控制通常采用模型参考自适应控制、自适应切换控制、自适应模糊控制等技术。五、控制系统的优化控制系统优化包括模型优化、算法优化和系统优化三个方面。模型优化是指选取合适的控制模型以保证控制精度和快速响应；算法优化是指采用合适的控制算法以提高系统的性能

计算机控制系统知识点 3篇

计算机控制系统知识点第一篇：计算机控制系统基础知识计算机控制系统是在计算机技术和控制技术的基础上，将计算机技术与传统控制技术相结合发展而来的一种新型控制系统。其主要特点是具有高度的智能化、自适应性和自动化等特性，广泛应用于机械制造、航空航天、化工、铁路交通、能源等各个领域。计算机控制系统由以下几部分组成： 1.硬件系统：指控制计算机、输入输出设备、传感器等物理设备的总称。 2.软件系统：指控制系统使用的程序系统。包括两种类型：系统软件和应用软件。 3.控制算法：也称控制策略。根据被控对象以及控制的要求，设计出一套合理的控制算法。 4.人机界面：传统的控制系统主要以机器为中心，人机交互相对较少。而计算机控制系统增加了人机交互设计，使操作人员更加方便使用。总之，计算机控制系统是一种高科技的控制技术。通过综合运用计算机技术、传感器技术、通讯技术、控制算法和人机界面等多种技术手段来实现对被控对象的监测、控制和调节。是当今世界各个领域中普遍采用的控制方式之一。第二篇：计算机控制系统分类和结构计算机控制系统分类： 1.根据控制过程的性质可以分为：连续控制系统和离散

控制系统。 2.根据被控对象类型可以分为：工业控制系统、农业控制系统、汽车控制系统等。 3.根据控制的方法可以分为：反馈控制系统和前馈控制系统。 4.根据系统性质又可分为：单变量控制系统和多变量控制系统。计算机控制系统结构： 1.控制环节：主要包括传感器、信号调理器、A/D转换器和控制器等。 2.执行环节：主要包括执行器、驱动器和控制阀等。 3.人机界面：主要是给操作人员提供交互界面。 4. 通讯及数据处理环节：主要是数据采集和远程控制等。 5.电源环节：包括电源及变压器等。总之，计算机控制系统具有结构清晰、系统稳定、响应速度快、控制精度高等特点。由于其广泛的应用和无限的扩展空间，其研究和应用前景不断拓展。第三篇：计算机控制系统常见应用计算机控制系统具有广泛的应用领域。以下是其中一些典型的应用方向： 1.生产自动化管理：通过自动化控制技术对设备运转状态、工作质量等进行监测和控制，实现生产车间的自动化管理。 2.制造行业：如数控机床、机器人、自动流水生产线等自动化设备，大大提高了生产效率。 3.石油化工行业：化工生产链条很长，涉及复杂的反应器控制，计算机控制系统可以提高精度和效率，降低生产成本。 4. 能源系统：如火电厂、水电站等，控制系统可以实现

计算机控制系统组成

计算机控制系统组成摘要: 一、控制系统概念 1.自动控制：在没人直接参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按预定规律运行。 2.自动控制系统：能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统。 3.计算机控制系统：利用计算机实现生产过程自动控制的... 一、控制系统概念 1.自动控制：在没人直接参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按预定规律运行。 2.自动控制系统：能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统。 3.计算机控制系统：利用计算机实现生产过程自动控制的系统。 4.自动控制系统根据不同的控制要求，一般分成闭环控制（图1-1a 所示）与开环控制（图1-1b 所示）两种结构形式：（1）闭环控制系统图1-1 a 闭环控制系统闭环控制系统--闭环控制系统中，传感器对被控量进行检测，把被控量（如温度、压力等物理量）转换成电信号再反馈到控制器中，控制器将此测

量值与给定值进行比较形成偏差输入，并按照一定的控制规律产生相应的控制量驱动执行机构工作，执行机构产生的变量使被控对象的被控量跟踪趋近给定值，从而实现自动控制稳定生产的目的。这种信号传递形成了闭合回路，所以称此为按偏差进行控制的闭环反馈控制系统。（2）开环控制系统图1-1 b 开环控制系统开环控制系统--不同于闭环系统，它不需要被控对象的测量反馈信号，控制器直接根据给定值驱动执行机构去控制被控对象，所以这种信号的传递是单方向的。开环控制系统不能自动消除被控量与给定值之间的偏差，其控制性能不如闭环系统。（3）计算机闭环控制系统原理组成图1-2 计算机闭环控制系统计算机闭环控制系统的原理组成--是把图1-1 中的控制器用控制计算机即微型计算机及A/D（模/数）转换接口与D/A（数/模）转换接口代替，由于计算机采用的是数字信号传递，而一次仪表多采用模拟信号传递，因此需要有

计算机控制系统课程设计

计算机控制系统课程设计计算机控制系统课程设计是计算机科学与技术专业中的一门重要课程，其主要目的是培养学生的计算机控制系统设计能力。本文将从计算机控制系统的概念、课程设计的目的、设计流程、设计要点等方面进行阐述，帮助读者更好地理解和掌握这门课程。一、计算机控制系统概念计算机控制系统是指采用计算机技术实现对物理系统、生产过程等进行控制的系统。它是现代工业自动化的重要组成部分，能够提高生产效率、质量和安全性。计算机控制系统包括硬件和软件两个方面，硬件部分包括传感器、执行器、控制器等，软件部分包括控制算法、编程语言等。二、课程设计目的计算机控制系统课程设计的主要目的是培养学生的计算机控制系统设计能力。通过课程设计，学生能够掌握计算机控制系统的基本原理和设计方法，熟练掌握计算机控制系统的软硬件环境，能够设计出符合实际应用的计算机控制系统。三、设计流程计算机控制系统课程设计的设计流程一般包括以下几个步骤：

1.需求分析：明确设计的目标和需求，确定系统的功能和性能指标。 2.系统设计：根据需求分析结果，确定系统的结构和组成部分，设计控制算法和控制策略，选择硬件和软件平台。 3.软件设计：编写程序代码，实现控制算法和控制策略，进行软件测试和调试。 4.硬件设计：选择传感器、执行器等硬件设备，进行电路设计和制作，进行硬件测试和调试。 5.系统集成：将软件和硬件部分进行集成，进行系统测试和调试。 6.系统应用：将设计的计算机控制系统应用于实际场景，进行实际测试和应用。四、设计要点 1.需求分析要充分：在需求分析阶段，要充分考虑实际应用场景的需求，确定系统的功能和性能指标，尽量避免遗漏或不准确的需求。 2.系统设计要合理：在系统设计阶段，要合理选择硬件和软件平台，设计控制算法和控制策略，确保系统的可靠性和稳定性。 3.软件设计要规范：在软件设计阶段，要编写规范的程序代码，注意程序的可读性和可维护性，进行软件测试和调试，确保软件的正

计算机控制技术基础知识复习

计算机控制技术基础知识复习第一章绪论自动控制系统：在没有人参与的状况下，经过控制器使消费进程自动地依照预定规律运转的系统。开环控制系统：指无被控量反应的控制系统，即需求控制的是被控对象的某一量，而测量的只是给定信号，被控量关于控制造用没有任何影响的系统。闭环控制系统：指有被被控量反应的控制系统，即系统的输入信号沿反应通道又回到系统的输入端，构成闭合通道的系统。典型工业消费进程：延续进程〔流体〕、团圆进程〔固体〕、批量进程〔延续进程和团圆进程交替停止〕。计算机控制系统：应用计算机〔通常称为工业控制计算机，简称工业控制机〕来完成消费进程自动控制的系统。计算机控制系统的组成：计算机〔工业控制机〕和消费进程。工业控制机是指按消费进程控制的特点和要求而设计的计算机，包括硬件和软件。硬件包括主机板、外部总线和外部总线、人机接口、磁盘系统、通讯接口、输入输入通道。软件包括系统软件和运用软件，系统软件包括实时多义务操作系统、引导顺序、调度执行顺序，运用软件是系统设计人员针对某个消费进程而编制的控制和管理顺序，包括进程输入顺序、进程控制顺序、进程输入顺序、人机接口顺序、打印显示顺序和公共子顺序等。消费进程包括被控对象和测质变送、执行机构、电气开关等装置。计算机控制系统的任务原理：①实时数据采集：对来自测质变送装置的被控量的瞬时值停止检测和输入。②实时控制决策：对采集到的被控量停止剖析和处置，并按已定的控制规律，决议将要采取的控制行为。③实时控制输入：依据控制决策，适时地对执行机构收回控制信号，完成控制义务。计算机控制系统的任务进程：测量、计算、控制、管理。在线方式：消费进程和计算机直接衔接，并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式；离线方式：消费进程和睦计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人停止联络并做相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。实时：指信号的输入、计算和输入都要在一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度停止控制，超出了这个时间，就失掉了控制的机遇，控制也就失掉了意义。实时的概念不能脱离详细进程，一个在线的系统不一定是一个实时的系统，但一个实时控制系统肯定是在线系统。计算机控制系统的典型型式：〔1〕操作指点控制系统〔DAC〕〔定义：计算机测得的信号数据，依据一定的控制算法，计算出供操作人员选择的最优操作条件及操作方案。优点：结构复杂，控制灵敏和平安。缺陷：开环控制。由人操作，实时性差，不能控制多个对象。〕〔2〕直接数字控制(DDC) 〔定义：计算机经过模拟量输入通道、开关量输入通道实时采集数据，然后依照一定的控制规律停止计算，最后收回控制信息，并经过模拟量输入通道、开关量输入通道直接控制消费进程。优点：可以完成自动控制、多回路控制，可以灵敏的把各种算法施加于消费进程。这种结构是计算机控制的最基本结构！〕〔3〕监视控制系统〔SCC〕〔定义：计算机依据原始工艺信息和其它参数，依照描画消费进程的数学模型或其它方法，自动地改动模拟调理器或以直接数字控制方式任务的微型机中的给定值，从而使消费进程一直处于最优工况。优点：计算机坏了，模拟仪表可以直接控制；DDC计算机可以直接控制，SCC 计算机只是采集，优化；这实践上是一种不存在上下级通讯的两级控制，只存在传递设定值的关系。提高系统的牢靠性。缺陷：造价高、效益差，如今曾经不用了。〕〔4〕集散控制系统〔DCS〕〔定义：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那么，把系统从上到下分为分散进程控制级、集中操作监控级、综合信息管理级，构成分级散布式控制。特点：①分散进程控制级：这是最底层，直接和现场控制点打交道；②集中操作控制级：集中在控制室经过显示屏等几种监控、操作③综合信息管理级：完成整个企业的综合信息、管理，主要执行消费管理和运营管理功用，可以提供管理决策信息。〕〔5〕现场总线控制系统(FCS)〔FCS即新一代散布式控制系统，采用〝任务站---现场总线智能仪表〞二层结构，国际规范一致后，可完成真正的开放式互连系统结构。优点：降低DCS本钱，提高牢靠性。〕〔6〕综合自动化系统〔CIMS\CIPS〕〔由企业资源信息管理系统、消费执行系统和消费进程控制系统构成的三层结构，已成为综合自动化系统的全体处置方案。综合自动化系统主要包括制造业的计算机集成制造系统和流程工业的计算机集成进程系统。〕计算机控制系统的开展趋向：(1)控制系统网络化(2)控制系统扁平化(3)控制系统智能化(4)控制系统综合化。第二章计算机控制系统的硬件设计技术接口：接口是计算机与外部设备交流信息的桥梁，它包括输入接口和输入接口。接口技术：研讨计算机与外部设备之间如何交流信息的技术。进程通道：在计算机和消费进程之间设置的信息传送和转换的衔接通道。

自动控制系统

自动控制系统 1. 概述自动控制系统是指利用计算机和传感器等设备通过反馈控制方法，自动地对某一对象或过程进行控制的系统。它广泛应用于工业生产、交通运输、环境监测等领域，起到提高生产效率和质量、节约能源、保护环境等作用。自动控制系统由四个基本组成部分组成：测量装置、控制装置、执行机构和控制对象。测量装置用于采集控制对象相关的数据，控制装置根据测量结果制定控制策略，执行机构根据控制装置的指令完成对控制对象的控制。 2. 控制方式自动控制系统有多种控制方式，常见的有开环控制和闭环控制。 2.1 开环控制开环控制是指控制装置根据预先设定的规律或规则向执行机构发送控制信号，而没有根据实际输出进行调整。开环控制容易受到外界干扰的影响，控制精度较低。 2.2 闭环控制闭环控制是通过测量控制对象的实际输出，并将其与预期输出进行比较，从而调整控制装置的输出信号，使得实际输出与预期输出尽可能接近。闭环控制具有较高的控制精度和鲁棒性，能够适应不断变化的工作条件。

3. 控制算法自动控制系统的控制算法是实现控制策略的核心。常见的控制算法包括比例控制、积分控制和微分控制。 3.1 比例控制比例控制是根据误差的大小，按照一定的比例关系进行调整控制装置的输出信号。比例控制能够快速响应系统的变化，但对于系统的稳定性和超调量控制较差。 3.2 积分控制积分控制是根据误差的累积值进行调整控制装置的输出信号。积分控制能够消除稳态误差，但对于系统的动态响应较差。 3.3 微分控制微分控制是根据误差的变化率进行调整控制装置的输出信号。微分控制能够增强系统的动态响应，但对于噪声的敏感性较高。 4. 应用领域自动控制系统广泛应用于各个领域，以下是几个典型的应用领域。 4.1 工业生产在工业生产中，自动控制系统可以进行生产过程的自动化控制，提高生产效率和质量。例如，在汽车制造过程中，自动控制系统可以精确控制机器人的动作，完成车身焊接、喷涂等工作。

计算机控制系统

计算机控制系统计算机控制系统是在自动控制技术和计算机技术发展的基础上产生的。若将自动控制系统中的控制器的功能用计算机来实现，就组成了典型的计算机控制系统。它用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。其中辅助部件主要指输入输出接口、检测装置和执行装置等。它与被控对象的联系和部件间的联系通常有两种方式：有线方式、无线方式。控制目的可以是使被控对象的状态或运动过程达到某种要求，也可以是达到某种最优化目标。 1.计算机控制系统的工作原理编辑计算机控制系统包括硬件组成和软件组成。在计算机控制系统中，需有专门的数字-模拟转换设备和模拟-数字转换设备。由于过程控制一般都是实时控制，有时对计算机速度的要求不高，但要求可靠性高、响应及时。计算机控制系统的工作原理可归纳为以下三个过程： (1)实时数据采集对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。 (2)实时决策对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。 (3)实时控制根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。这三个过程不断重复，使整个系统按照一定的品质指标进行工作，

并对被控量和设备本身的异常现象及时作出处理。 2.计算机控制系统面临的挑战编辑计算机控制系统虽然控制规律灵活多样，改动方便；控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制；能够实现数据统计和工况显示，控制效率高；控制与管理一体化，进一步提高自动化程度。但是由于经典控制理论主要研究的对象是单变量常系数线性系统，它只适用于单输入单输出控制系统。系统的数学模型采用传递函数表示，系统的分析和综合方法主要是基于根轨迹法和频率法[3]。现代控制理论主要采用最优控制、系统辨识和最优估计、自适应控制等分析和设计方法。而系统分析的数学模型主要用状态空间描述。随着要研究的对象和系统越来越复杂，依赖于数学模型的传统控制理论难以解决复杂系统的控制问题： (1)不确定性的模型传统控制是基于模型的控制，模型包括控制对象和干扰模型。传统控制通常认为模型是已知的或经过辨识可以得到的，对于不确定性的模型，传统控制难以满足要求。 (2)高度非线性在传统的控制理论中，对于具有高度非线性的控制对象，虽然也有一些非线性控制方法可供使用，但总的来说，到201年为止,非线性控制理论还很不成熟，有些方法又过于复杂，无法广泛应用。 (3)复杂的任务要求在传统的控制系统中，控制任务往往要求输出量为定值或者要求输出量跟随期望的运动轨迹，因此控制任务比较单一。但过于复杂的控制任务是传统的控制理论无能为力。

自动控制系统的概念和作用

自动控制系统的概念和作用自动控制系统是由传感器、执行器、控制器以及反馈环节组成的系统，用于监测和调节某个物理过程或行为。它可以根据预设的目标和条件，自动地采集信息、做出决策并执行控制动作，以实现系统的稳定、高效运行。自动控制系统的基本概念包括：传感器、执行器、控制器和反馈环节。传感器用于检测系统的输入和输出，并将其转化为可处理的电信号。执行器根据控制信号，对系统进行调节或控制。控制器是系统的核心部分，根据传感器的反馈信息和预设的控制规则，生成控制信号，并将其发送至执行器。反馈环节用于监测系统的输出，并将其与预设目标进行比较，将反馈信息返回给控制器，以便进行校正和调整。通过这些组成部分的相互配合和协作，自动控制系统可以实现对系统的自动化管理和控制。自动控制系统的作用主要包括： 1. 提高生产效率：自动控制系统可以实时监测系统的工作状态和运行参数，根据预设的控制策略进行自动调整，避免了手动操作过程中的误差和延迟，从而提高了生产效率。 2. 提高生产质量：自动控制系统可以通过精确的控制和监测，实现对生产过程的精细化管理和控制，从而提高产品的一致性和质量稳定性。

3. 降低能耗和成本：自动控制系统可以根据实时的反馈信息对能源的使用进行调节和优化，以达到最佳的能源利用效率，从而降低能耗和成本。 4. 提高安全性：自动控制系统可以实时监测和控制系统的运行状态和各项参数，及时发现并处理异常情况，以保障系统的安全运行。 5. 减少人力劳动：自动控制系统能够替代大部分繁琐、重复、危险或高强度的人工操作，减少了人力劳动成本和劳动强度，提高了工作效率和安全性。 6. 扩展系统规模和功能：自动控制系统可以方便地进行升级和扩展，以适应系统规模的变化和功能的增加，实现更高级的控制任务和应用。总结起来，自动控制系统是一种通过建立传感器、执行器、控制器和反馈环节之间的信息传递和控制链路，对系统进行实时监测、判断和调整的技术手段。其作用包括提高生产效率和质量、降低成本和能耗、提高安全性、减少人力劳动、以及方便系统的扩展和升级。在现代化生产和管理过程中，自动控制系统已经广泛应用，成为提高工业生产效率和质量的重要工具。

自动控制系统的基本概念

自动控制系统的基本概念一、调节对象、被调参数、调节参数、调节通道。 1什么是调节对象？在生产过程中被控制的设备或机器。 2.什么是被调参数？指调节对象中的应保持在预定化幅度内并把它进行调节的参数。 3.什么是调节参数？指作用于调节对象并使被调参数趋于稳定的参数。 4.什么是干扰？是指破坏系统平衡状态而引起被调参数变化的外界因素。 5.什么是干扰通道？是由干扰产生点到被调参数之间的所有环节称干扰通道。二、调节规律、变送器、调节器、执行器。 1什么是调节规律？就是指调节器的输出信号与输入信号之间随时间变化的规律。在研究调节器的调节规律时，将调节器从系统中断开，单独研究调节器的输出信号与输入信号的关系。在分析调节器的调节规律时，通常在调节器的输入端加入一个阶跃信号，即突然出现某一偏偏差时，输出信号随阶跃输入信号的变化规律。调节器的调节规律实际上表征调节器的动态特性，可以用传递函数的形式来描述。调节器的基本调节规律是比例(P)、积分(I)、微分(D)及其组合。 6.什么是变送器？变送器在自动检测和调节系统中的作用，是将各种工艺参数，如压力、差压、温度、流量、液位、成分等物理量变换成相应的统一标准信号，再传送到指

示记录仪、运算器和调节器，供指示、记录、调节。按照被测参数分类，变送器主要有：差压变送器、压力变送器、温度变送器、流量变送器等。构成：通常由输入转换部分、放大器和反馈部分组成。输入转换部分包括敏感元件，他的作用是感测被测参数，并把被测参数转换成某一中间模拟量。中间量可以是电压、电流、位移和作用力等物理量。反馈部分把变送器的输出信号转换成反馈信号。放大器把中间模拟量和反馈量的差值放大，并转换成标准输出信号。3.什么是调节器？调节器通常是对输入信号与给定信号之偏差进行PID运算，并把运算结果以统一信号送到执行器，实现自动调节。调节器必须有检测偏差和进行PID运算的两个关键部分。偏差检测电路一般称为输入电路。偏差信号通常采用电压形式，所以输入信号和给定信号在输入电路内都以电压形式进行比较。如果输入信号是电流，必须通过一个精密电阻转换成相应的电压。输入电路同时还必须具备内外给定电路的切换开关，正一反作用切换开关和偏差指示等部分。Pn）运算电路是调节器产生调节作用的关键部分，他包括放大器和PID反馈电路两部分。 4.什么是执行器？执行器在自动调节系统中的作用是接受来自调节单元的控制信号，使调节阀的开度产生相应的变化。从而达到调节流量的目的。三、反馈、正反馈、负反馈。 1反馈：指把系统的输出信号以一定的方式又引回到输入端。 2.正反馈：指加入的反馈信号使系统的输入信号增加的反馈。 3.负反馈：指加入的反馈信号使系统的输入信号减少的反馈。四、自动调节系统的组成。

计算机的自动化与控制系统

计算机的自动化与控制系统计算机的自动化与控制系统是应用计算机技术实现工业自动化的核心，广泛应用于生产制造、交通运输、能源电力、建筑环境等各个领域。它通过集成计算机硬件和软件，实现对各种设备、机械和过程的智能控制和监测，提高生产效率、降低成本、保障安全。本文将探讨计算机自动化与控制系统的基本原理、应用和未来发展。一、计算机自动化与控制系统的基本原理计算机自动化与控制系统的基本原理是将传感器、执行器和计算机连接在一起，通过采集和处理传感器获得的信号，向执行器发出指令，实现对设备和过程的控制。传感器可以测量温度、压力、流量等物理量，而执行器可以控制阀门、马达、开关等。计算机作为控制系统的中枢，通过算法和程序对传感器采集到的数据进行分析和判断，产生相应的控制指令。这些指令再通过输出接口传输给执行器，从而实现对设备和过程的控制。二、计算机自动化与控制系统的应用 1. 生产制造领域：在制造工厂中，计算机自动化与控制系统可以控制生产线的各个环节，包括原材料输送、加工、装配、质检等。它可以实现灵活的生产调度，提高生产效率和产品质量，降低成本。 2. 交通运输领域：交通信号灯、铁路信号系统、机场航管系统等都是计算机自动化与控制系统的应用。它可以提高交通运输的安全性和效率，减少事故和拥堵。

3. 能源电力领域：电网自动化系统是计算机自动化与控制系统在能源电力领域的重要应用。它可以监测和控制电力系统的运行状态，实现电力的稳定供应和智能配送。 4. 建筑环境领域：楼宇自动化系统可以实现对建筑物内部温度、湿度、照明等设备的自动控制，提高舒适度和能源利用效率。三、计算机自动化与控制系统的未来发展随着物联网、人工智能和大数据技术的不断发展，计算机自动化与控制系统将迎来更广阔的应用和发展空间。 1. 物联网的发展将使得更多设备和机械可以与计算机自动化与控制系统连接。传感器和执行器的进一步发展，将使得控制系统对环境的感知能力更加强大。 2. 人工智能的应用将使得控制系统具备更高的智能化和自主性。通过机器学习和深度学习算法，控制系统可以自动学习和优化控制策略，逐渐实现自主决策和自适应控制。 3. 大数据技术的应用将为计算机自动化与控制系统提供更多的数据支持和决策依据。通过对大量实时数据的分析和挖掘，控制系统可以更准确地预测和响应外部变化，提高整体系统的稳定性和效率。总之，计算机自动化与控制系统在工业自动化中起着重要的作用，它通过集成计算机技术和控制算法，实现对各种设备和过程的智能化控制和监测。随着技术的不断进步和应用的不断拓展，它将在各个领域发挥越来越重要的作用。我们期待着计算机自动化与控制系统在未

计算机控制技术期末复习试题附答案

第一章计算机控制系统概述1、计算机控制系统的概念是什么？计算机控制系统是以计算机技术、控制理论及自动化技术相结合并应用于工业生产过程的结果，是以自动控制理论为基础，以计算机为手段的控制系统。 2、计算机系统由哪些部分组成？并画出方框图。计算机控制系统由计算机、外部设备、操作台、输入通道、输出通道、 3、计算机控制系统的主要性能指标有哪些？稳定性/动态指标/稳态指标/能控性与能观性 4、计算机控制系统的主要特点有哪些？各项连续控制系统计算机控制系统信号形式都是模拟信号模拟信号、数字信号皆有控制规律实现由模拟电路实现由计算机通过程序实现控制形式整个过程始终连续控制整个过程始终离散控制控制器作用一个控制器控制一个回路一个控制器分时控制多个回路功能强度简单控制具有丰富的指令系统和很强的逻辑判断功能自动化程度自动化程度低便于实现控制与管理的一体化 5、计算机控制系统是怎样分类的？按功能和控制规律可分为几类？一、按控制系统的功能及结构特点分类 ①操作指导控制系统 ②直接数字控制系统DDC ③监督控制系统 SCC ④计算机分级控制 ⑤集散控制系统 DCS

⑥现场总线控制系统FCS 二、按控制规律分类 ①程序和顺序控制 ② PID 控制 ③最少拍控制 ④复杂规律的控制 ⑤智能控制第二章离散控制系统及Z 变换分析法 1、计算机控制系统的信号形式有哪些？连续模拟信号:时间与幅值上均连续，如 r(t)、y(t)、u(t) 离散模拟信号:时间是离散的，幅值上连续，如y*(t)、u*(t) 离散数字信号:时间离散的，幅值为数字量，如y(kT)、u(kT) 2、香农(Shannon)采样定理是如何描述的？一个连续时间信号f(t)，设其频带宽度是有限的，其最高频率为ωmax(或fmax)，如果在等间隔点上对该信号f(t)进行连续采样，为了使采样后的离散信号f *(t)能包含原信号f(t)的全部信息量。则采样角频率只有满足下面的关系： ωs ≥2ωmax 采样后的离散信号f *(t)才能够无失真地复现f(t)。否则不能从f *(t)中恢复f(t)。其中，ωmax 是最高角频率，ωs 是采样角频率。它与采样频率fs 、采样周期T 的关系为： 3、简述信号的恢复过程。零阶保持器的作用是什么？其传递函数形式是什么？零阶保持器作用：将前一个采样时刻的采样值f(kT)恒定地保持到下一个采样时刻(k+1)T 。也就是说在区间[ kT ，(k+1)T ]内零价保持器的输出为常数。零阶保持器的传递函数设零阶保持器在(t)作用下的脉冲响应h(t)，而h(t)又可以看成单位阶跃函数1(t)与1(t-T)的迭加即：h(t)=1(t)-1(t-T)。取拉氏变换，得零阶保持器的传递函数: 4、掌握常用信号的Z 变换 T f s s ππω22= =1()Ts e H s s --=