计算机控制系统的控制策略

第四章控制算法与策略按偏差的比例、积分和微分进行控制的控制器（简称为PID控制器、也称PID 调节器），是过程控制系统中技术成熟、应用最为广泛的一种控制器。

它的算法简单，参数少，易于调整，并已经派生出各种改进算法。

特别在工业过程控制中，有些控制对象的精确数学模型难以建立，系统的参数不容易确定，运用控制理论分析综合要耗费很大代价，却不能得到预期的效果。

所以人们往往采用PID控制器，根据经验进行在线整定，一般都可以达到控制要求。

随着计算机特别是微机技术的发展，PID控制算法已能用微机简单实现。

由于软件系统的灵活性，PID算法可以得到修正而更加完善［14］。

在本章中，将着重介绍基于数字PID控制算法的系统的控制策略。

4.1采用周期T的选择采样周期T在微机控制系统中是一个重要参数，它的选取应保证系统采样不失真的要求，而又受到系统硬件性能的限制。

采样定理给出了采样频率的下限，据此采样频率应满足，①'2①，其中①是原来信号的最高频率。

从控制性能Smm来考虑，采样频率应尽可能的高，但采样频率越高，对微机的运行速度要求越高，存储容量要求越大，微机的工作时间和工作量随之增加。

另外，当采样频率提高到一定程度后，对系统性能的改善已不明显［14］。

因此采样频率即采样周期的选择必须综合考虑下列诸因素：（1）作用于系统的扰动信号频率。

扰动频率越高，则采样频率也越高，即采样周期越小。

（2）对象的动态特性。

采样周期应比对象的时间参数小得多，否则采样信号无法反映瞬变过程。

（3）执行器的响应速度。

如果执行器的响应速度比较缓慢，那么过短的采样周期和控制周期将失去意义。

（4）对象的精度要求。

在计算机速度允许的情况下，采样周期越短，系统调节的品质越好。

(5)测量控制回路数。

如果控制回路数多，计算量大，则采样周期T越长,否则越小。

(6)控制算法的类型。

当采用PID算式时，积分作用和微分作用与采样周期T的选择有关。

选择采样周期T太小，将使微分积分作用不明显。

先进控制技术的几种控制策略综述明权（湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410004）（E-mai: 87269709@）摘要：近十几年来，世界各国在加强建模理论、辨识技术、最优控制、高级过程控制等方面进行了研究，涌现出很多针对模型要求不高、在线计算方便、对过程及环境的不确定性有一定适应能力的先进控制策略和方法，主要有自适应控制、鲁棒控制、预测调制、H∞控制、模糊控制、人工智能控制等，本文综合分析了这些先进控制策略发展动态。

关键词：先进控制；控制策略；自适应控制；鲁棒控制；H∞控制；预测调制；模糊控制；人工智能控制。

1、引言众所周知，控制策略是控制的核心。

从模拟控制系统开始，到数字控制系统及模数混合系统的长期发展过程中，形成了许多有效的控制策略(方法)，一般分为两类：传统控制策略和现代控制策略。

传统控制策略主要有PID控制、Smith控制和解耦控制。

然而随着现代工业的大型化、复杂化发展，为了保证系统的稳定性、生产的安全性以及控制的精确性，采用单一基于定量的数学模型的传统控制理论与控制策略已经远远不能胜任。

于是，开发高级的过程控制系统，研究高级的控制策略，越来越成为控制界的关注对象。

近些年来，针对复杂控制过程的不确定性（环境结构和参数的未知性、时变性、随机性、突变性）、非线性、变量间的关联性以及信息的不完全性和大纯滞后性等，一批对模型要求不高、在线计算方便，对过程和环境的不确定性有一定适应能力的控制策略和方法得到了引用、改进和发展。

下文将先简单介绍几种传统控制策略，然后在其基础上比较性地引出自适应控制、鲁棒控制、H∞控制、预测控制、模糊控制、智能控制等控制策略。

2、传统控制策略简介2.1 PID控制PID控制策略是应用的最广泛的一种算法，它无论在模拟调节或数字控制中，都得到了广泛的应用。

这种控制方法具有一系列特性:（1）PID算法蕴涵了动态控制过程中过去、现在和将来的主要信息，而且其配置几乎最优。

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。

计算机控制系统分类计算机控制系统是指利用计算机技术实现对各种机械、电子、化工、冶金、建筑等各类工程和生产过程的自动化控制。

按照不同的分类方式，计算机控制系统可以分为以下几类。

一、按照控制方式分类1.开环控制系统开环控制系统是指输出信号不受控制量反馈影响的控制系统。

开环控制系统只能实现对被控对象的初步控制，无法对系统的稳定性、精确性和鲁棒性进行控制。

例如，家庭电器中的电熨斗就是一种开环控制系统。

2.闭环控制系统闭环控制系统是指输出信号受到控制量反馈影响的控制系统。

闭环控制系统通过反馈控制的方式，不断调整控制量，使被控对象的输出信号与期望值保持一致。

闭环控制系统具有较高的稳定性、精确性和鲁棒性。

例如，智能手机中的自动亮度调节功能就是一种闭环控制系统。

3.开闭环控制系统开闭环控制系统是指同时采用开环控制和闭环控制的控制系统。

开闭环控制系统既可以实现初步控制，又可以通过反馈控制的方式对系统进行调整，使系统的稳定性和精确性得到提高。

例如，汽车发动机控制系统就是一种开闭环控制系统。

二、按照控制对象分类1.单变量控制系统单变量控制系统是指只控制一个变量的控制系统。

例如，室内温度控制系统就是一种单变量控制系统，它只控制室内温度的变化。

2.多变量控制系统多变量控制系统是指同时控制多个变量的控制系统。

例如，化工生产过程中的温度、压力、流量等多个变量都需要进行控制，这就需要采用多变量控制系统。

三、按照控制策略分类1.比例控制系统比例控制系统是指根据被控对象的反馈信号，按照一定比例进行控制的控制系统。

比例控制系统简单、易于实现，但对于非线性系统和时变系统的控制效果较差。

2.积分控制系统积分控制系统是指根据被控对象的反馈信号，对控制量进行积分控制的控制系统。

积分控制系统能够消除系统的稳态误差，但对于系统的动态响应速度和抗干扰能力较弱。

3.微分控制系统微分控制系统是指根据被控对象的反馈信号，对控制量进行微分控制的控制系统。

计算机控制系统的发展概况回顾工业过程的计算机控制历史，在20 世纪大致经历了50 年代的起步期、60 年代的试验期、70 年代的推广期、80 年代和90 年代的成熟期及进一步发展期。

世界上第一台数字计算机于1946 年在美国诞生，起初计算机用于科学计算和数据处理，之后，人们开始尝试将计算机用于导弹和飞机的控制。

20 世纪50 年代开始，首先在化工生产中实现了计算机的自动测量和数据处理。

1954 年，人们开始在工厂实现计算机的开环控制。

1959 年3 月，世界上第一套工业过程计算机控制系统应用于美国德州一家炼油厂的聚合反应装置，该系统实现了对26 个流量、72 个温度、3 个压力和 3 个成分的检测及其控制，控制的目标是使反应器的压力最小，确定 5 个反应器进料量的最佳分配，根据催化剂的活性测量结果来控制热水流量以及确定最优循环。

1960 年，在美国的一家合成氨厂实现了计算机监督控制。

1962 年，英国帝国化学工业公司利用计算机代替了原来的模拟控制，该计算机控制系统检测224 个参数变量和控制129 个阀门，因为计算机直接控制过程变量，完全取代了原来的模拟控制，所以称其为直接数字控制，简称DDC。

DDC 是计算机控制技术发展过程的一个重要阶段，此时的计算机已成为闭环控制回路的一个组成部分。

DDC 系统在应用中呈现出的与模拟控制系统相比所具有的优点，使人们看到了DDC 广阔的推广前景，以及它在控制系统中的重要地位，从而对计算机控制理论的研究与发展起到了推动作用。

随着大规模集成电路技术在20 世纪70 年代的发展，1972 年生产出了微型计算机，过程计算机控制技术随之进入了崭新的发展阶段，出现了各种类型的计算机和计算机控制系统。

另外，现代工业的复杂性，生产过程的高度连续化、大型化的特点，使得局部范围的单变量控制难以提高整个系统的控制品质，必须采用先进控制结构和优化控制等来解决。

这就导致了计算机控制系统的结构发生变化，从传统的集中控制为主的系统逐渐转变为集散型控制系统（DCS）。

1.简述计算机控制系统的一般控制过程。

答：(1) 数据采集及处理，即对被控对象的被控参数进行实时检测，并输给计算机进行处理；(2) 实时控制，即按已设计的控制规律计算出控制量，实时向执行器发出控制信号。

2.简述典型的计算机控制系统中所包含的信号形式。

答：(1) 连续信号连续信号是在整个时间范围均有定义的信号，它的幅值可以是连续的、也可以是断续的。

(2) 模拟信号模拟信号是在整个时间范围均有定义的信号，它的幅值在某一时间范围内是连续的。

模拟信号是连续信号的一个子集，在大多数场合与很多文献中，将二者等同起来，均指模拟信号。

(3) 离散信号离散信号是仅在各个离散时间瞬时上有定义的信号。

(4) 采样信号采样信号是离散信号的子集，在时间上是离散的、而幅值上是连续的。

在很多场合中，我们提及离散信号就是指采样信号。

(5) 数字信号数字信号是幅值整量化的离散信号，它在时间上和幅值上均是离散的。

3. 对于n阶线性定常离散系统(1)()()xkAxkBuk ；0(0)xx ，若存在有限个输入向量序能将某个初始状态0 (0)xx 在第l步控制到零状态，即列 (0),(1),,(1)uuul nl()0xl ，则称此状态是能控的。

若系统的所有状态都是能控的，则称此系统) ,(BA是状态完全能控的，或简称系统是能控的。

4. 为提高计算机控制系统的可靠性，通常采取的措施有哪些？答：为提高计算机控制系统的可靠性，通常采取以下几种措施： (1) 提高元器件和设备的可靠性。

(2) 采取抗干扰措施，提高系统对环境的适应能力。

(3) 采用可靠性设计技术。

(4) 采用故障诊断技术。

5. 简述比例调节，积分调节，微分调节的作用？(1)比例调节器：比例调节器对偏差是即时反应的，偏差一旦出现，调节器立即产生控制作用，使输出量朝着减小偏差的方向变化，控制作用的强弱取决于比例系数KP。

比例调节器虽然简单快速，但对于系统响应为有限值的控制对象存在静差。

组策略管理计算机
1.什么是组策略管理计算机
组策略是Windows操作系统中的一种管理工具，它可以用来管理计算机和用户的设置和配置。

组策略管理计算机能够让管理员通过集中的方式来管理计算机和用户的安全策略、软件设置以及系统配置等方面。

在企业中，许多计算机都是连在一起的，组策略管理计算机可以让管理员对这些计算机的配置进行集中控制，统一管理。

通过组策略，管理员可以对指定的操作系统用户或计算机进行指定策略的配置，大幅度提高了系统安全性和管理效率。

2.组策略管理计算机的优点
1.算法高效：组策略管理计算机能够快速而准确地完成计算机配置更新，避免了人工修改配置的错误。

2.统一管理：管理员可以通过组策略管理工具对所有计算机进行一致的设置，统一管理不同计算机的配置。

3.提高效率：组策略工具可以让管理员在短时间内完成大量计算机的管理任务，提高了管理效率。

4.提高安全性：管理员可以通过组策略工具设置计算机和用户的安全策略，限制用户的权限，增强了系统安全性。

3.组策略管理计算机的使用方法
1.打开“组策略管理器”。

在“控制面板”中找到“管理工具”，然后点击“组策略管理器”。

2.在左侧面板中选择“组策略对象编辑器”，然后找到需要编辑的策略。

3.右键点击目标策略，在弹出的菜单中选择“编辑”。

4.在“组策略对象编辑器”中进行配置，然后保存。

5.将修改的组策略应用到相应的计算机或用户上。

4.总结
组策略管理计算机是一种非常便捷、高效的管理工具，大大提高了计算机系统的管理效率和安全性。

因此，它在企业中使用越来越广泛，深受管理者们的青睐。