计算机控制技术
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计算机控制技术计算机控制技术是一种集计算机、控制、传感器、执行器等技术于一体的先进技术,它充分利用现代计算机和控制理论,将数据处理和自动控制相结合,实现对各种过程的自动调节控制,广泛应用于工业、农业、商业、医疗以及机场、交通等领域。
一、计算机控制技术的发展历程计算机控制技术的发展历程可以追溯到1960年代,当时美国的空间计划需要研究开发一种新的计算机控制技术,在这个研究过程中,人们发现了数字控制机床,这是第一款用计算机实现自动控制的机床。
从此以后,计算机控制技术得以广泛应用。
1970年代,计算机技术的发展和进步推动了控制技术的飞速发展,出现了工业控制计算机和可编程控制器(PLC),用它可以完成对机器和工艺的自动控制。
随着计算机控制技术的不断发展,出现了更为高级的数字信号处理器,这种处理器可以对控制数据进行实时处理和计算,从而更为准确地实现对工艺的控制。
二、计算机控制技术的分类根据控制对象的不同,计算机控制技术可以分为以下几类:1、过程控制过程控制是一种用计算机实现对工艺过程的控制技术,它可以实现对工艺参数的实时监控,及时调整,从而保证产品质量。
例如,化工、冶金、纺织等行业都需要用到过程控制技术。
2、制造自动化控制制造自动化控制是一种用计算机控制技术实现对生产流程的自动化控制技术。
它可以通过编程控制机器人、自动化流水线等设备,从而提高生产效率,降低生产成本。
3、工程控制工程控制是一种用计算机控制技术实现对工程项目的控制技术,例如,用计算机控制技术实现对道路、桥梁、建筑物等工程项目的施工,从而提高工程建设的效率和质量。
三、计算机控制技术的应用计算机控制技术在各个领域都有着广泛的应用,例如:1、工业制造计算机控制技术在工业制造领域有着广泛的应用,例如,数字控制机床、机器人、自动化流水线等设备都是用计算机控制技术实现了自动化控制。
2、交通运输计算机控制技术在交通运输领域也有着广泛的应用,例如,用计算机控制技术实现地铁、公交车等公共交通工具的运营、交通信号灯的控制等。
1 计算机控制系统:以计算机为核心实现的自动控制系统。
计算机控制技术融合了计算机技术,控制理论,微电子技术,信息处理技术通信技术和网络技术。
2计算机控制系统的三个控制过程:实时数据采集。
对由测量变送传递的被控制参数进行实时采集。
实时控制决策。
对采集的数据进行分析、处理、判断,并根据预定的控制规律,确定控制策略。
实时控制输出。
根据控制策略,实时的对执行机构发控制信号,完成控制,或输出其他有关信号,如报警信号等。
3计算机控制系统硬件组成:主机,过程通道,I/O接口,常用外部设备,操作控制台。
4计算机控制系统按完成的功能和结构,可分为:操作指导控制系统,直接数字控制系统,监督控制系统,集散控制系统、现场总线控制系统和计算机集成制造系统等。
5过程通道:实现在过程信号与计算机数据之间变换传递的电路称为输入输出过程通道。
6过程通道的分类:模拟量输入通道,模拟量输出通道,数字量输入通道,数字量输出通道。
7输入输出接口:计算机与外部设备进行数据交换的通道和桥梁。
8单信号通道类型有:高电压,大电流模拟信号,低电压、小电流模拟信号,脉冲信号,开关信号等。
9输出通道:具有小信号输出,大功率控制的特点,并且接近控制对象,环境恶劣,电磁、机械干扰较为严重。
10接口技术主要包括:数据缓冲:完成不同速度器件间的连接或同步控制的需要。
寻址功能:实现外部设备的唯一性地址标识,可完成从多个外部设备选择所需的设备。
命令译码:用来解释和产生各种操作信息。
同步控制:用来协调被连接部件动作时间上的差异控制。
数据转换:实现不同设备对同一信息的使用。
电平转换:实现不同的电平器件的连接。
中断接口:具有发送中断请求信号和接受中断响应信号的功能,向CPU提供中断类型码的功能以及中断优先级管理的功能等,总线驱动:各总线的驱动能力是有限的,只能带一定数量的电路。
11输入输出控制方式三种:程序控制方式,中断控制方式,直接存储器存取(DMA)方式。
12多路开关有:机械接触式和电子式两大种。
计算机控制技术计算机控制技术是一种非常重要的技术领域,它与计算机科学和工程学息息相关。
本文将就计算机控制技术的定义、应用领域、工作原理以及其在社会中的重要性展开讨论。
计算机控制技术简单来说是指通过计算机,对一些设备或系统进行控制和管理的技术。
计算机控制技术是近代科学技术的发展和应用,它与计算机科学、信息科学、自动控制理论等学科有着密切的联系。
同时,计算机控制技术广泛应用于各个行业和领域,如工业生产控制、交通运输控制、环境监测与控制、军事作战控制等。
在工业生产控制方面,计算机控制技术是实现工业自动化的重要手段。
通过搭载计算机控制系统,可以对工业生产中的各种设备和工艺进行精确的控制和监测,提高生产效率和质量,减少人力资源的浪费。
例如,在汽车制造业中,计算机控制技术可以自动化地控制整个生产线,实现汽车的快速生产和集中管理。
在交通运输领域,计算机控制技术也发挥着重要作用。
交通信号灯、地铁列车、高速公路收费系统等,都离不开计算机控制技术的支持。
计算机控制技术可以帮助交通管理部门对交通流量进行精确监测和管理,并根据实时情况调整红绿灯的时序,以减少交通拥堵,提高道路通行能力。
在环境监测与控制方面,计算机控制技术可以用于监测和控制大气质量、水质、土壤质量等环境因素。
通过搭载传感器和计算机控制系统,可以实时监测环境因素的变化,并及时采取相应的控制措施,保护环境和人民的健康。
例如,在一些污水处理厂中,计算机控制技术可以实现对污水处理过程的自动控制,有效提高污水的处理效率和水质的净化程度。
在军事作战控制方面,计算机控制技术在现代军事中起到了关键作用。
计算机控制系统可以用于军事装备和作战系统的控制和管理,实现敌情监测、指挥决策、武器装备控制等功能。
同时,计算机控制技术还可以用于军事仿真训练,提高军事人员的作战能力和实战经验。
总的来说,计算机控制技术是一种广泛应用的技术,它的重要性不言而喻。
通过计算机控制技术,可以实现对各种设备和系统的精确控制和监测,提高生产效率和质量,改善社会生活和环境质量,提高国家的竞争力和发展水平。
计算机控制技术简介计算机控制技术是一种应用计算机和自动控制原理实现对各类设备、系统和过程进行控制和管理的技术。
它通过计算机的高效运算、智能决策和迅速响应能力,为工业、交通、农业、医疗等领域提供了强大的支持和推动力。
本文将从计算机控制技术的起源、应用领域、关键技术和发展趋势等方面进行探讨。
一、计算机控制技术的起源和发展计算机控制技术的起源可以追溯到20世纪50年代,当时计算机技术刚刚起步,人们想通过计算机实现对工业生产过程的自动控制。
最早的计算机控制系统主要利用数字计算机进行控制,并实现一些简单的自动化操作。
随着计算机硬件和软件技术的发展,计算机控制技术得到了快速的推广和应用。
二、计算机控制技术的应用领域计算机控制技术在各个领域都有广泛的应用。
在工业生产中,计算机控制技术可以实现对生产线的自动化控制,提高生产效率和产品质量。
在交通运输领域,计算机控制技术可以实现智能交通管理、优化调度和车辆导航等功能。
在农业生产中,计算机控制技术可以实现精准农业管理、智能化灌溉和自动化收割等操作。
在医疗健康领域,计算机控制技术可以实现医疗设备的精确控制和医疗信息管理等。
三、计算机控制技术的关键技术1. 传感器技术:传感器是计算机控制技术的重要组成部分,可以将物理量、化学量等转化为计算机可读取的电信号。
传感器技术的发展使得计算机可以实时获取各种信息,并根据信息进行反馈和控制。
2. 数据采集与处理技术:数据采集与处理技术是计算机控制技术的核心。
通过各种设备和传感器采集到的数据,计算机可以进行高速、准确的数据处理和分析,从而实现对控制系统的精确控制。
3. 控制算法与模型技术:控制算法和模型技术是计算机控制技术的关键。
通过建立准确的数学模型和设计合理的控制算法,可以实现对各种复杂系统和过程的自动控制。
4. 人机交互技术:人机交互技术是计算机控制技术的重要组成部分,可以实现人与计算机之间的信息交流和指令传递。
通过人机交互技术,用户可以直观地了解和控制计算机控制系统,提高系统的可用性和易用性。
计算机控制技术知识点计算机控制技术是指利用计算机进行控制的一种技术。
它通过编程和算法,将计算机作为控制器来实现对各种设备和系统的控制。
计算机控制技术在各个领域中得到广泛应用,如工业自动化、智能交通、航空航天等。
本文将从计算机控制技术的基本原理、控制方法和应用领域等方面进行介绍。
一、计算机控制技术的基本原理计算机控制技术的基本原理是利用计算机的处理能力和算法来实现对设备和系统的控制。
它的核心思想是将控制过程分解为一系列离散的控制步骤,通过计算机将这些步骤转化为指令,然后通过执行这些指令来实现对设备和系统的控制。
计算机作为控制器,通过不断地采集和处理传感器的信息,判断当前系统状态,并根据预先设定的控制策略生成相应的控制指令,从而实现对系统的控制。
二、计算机控制技术的控制方法计算机控制技术有多种控制方法,常见的包括开环控制、闭环控制和模糊控制等。
1.开环控制:开环控制是一种简单的控制方法,它通过预先设定的控制策略直接生成控制指令,不考虑系统的反馈信息。
这种控制方法适用于控制过程简单、稳定性要求不高的系统。
2.闭环控制:闭环控制是一种基于系统反馈信息的控制方法。
它通过采集传感器的反馈信息,与预期输出进行比较,然后根据差异生成控制指令。
闭环控制能够实时调整控制指令,使系统保持稳定并快速响应外部变化。
3.模糊控制:模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法。
它通过建立模糊规则库,将模糊的输入转化为模糊的输出,然后通过解模糊过程得到具体的控制指令。
模糊控制能够处理系统模型复杂或不确定的情况,具有较强的鲁棒性。
三、计算机控制技术的应用领域计算机控制技术在各个领域中得到广泛应用。
1.工业自动化:计算机控制技术在工业生产中起到重要作用。
它可以实现对生产过程的自动化控制,提高生产效率和质量。
通过计算机控制技术,可以实现对各种工业设备的自动控制,如机械臂、数控机床、流水线等。
2.智能交通:计算机控制技术在交通领域中的应用越来越广泛。
重点习题和思考题第1章计算机控制习题概述1.计算机控制系统中实时性、离线方式、在线方式的含义?答:生产过程和计算机直接连接, 并受计算机控制的方式为在线方式;生产过程不和计算机连接, 且不受计算机控制、而是靠人进行联系并作相应操作的方式为离线方式。
实时: 信号的输入、计算、输出都要在一定的时间范围内完成。
2.计算机控制系统由哪几部分组成?答: 硬件组成: 主机、IO接口、通用外部设备、检测元件和执行机构、操作台。
软件组成: 系统软件和应用软件。
3.计算机控制技术的主要发展趋势是什么?答:(1)综合自动化, 包括CIMS和CIPS;(2)网络化;(3)智能化;(4)虚拟化;(5)绿色低碳化。
第2章工业控制计算机1.什么是总线、内部总线、外部总线答:总线是一种接口信号的标准和协议, 提供通用的电平信号来实现各种电路信号的传递。
内部总线指微机内部各功能模块间进行通信的总线。
外部总线指用于计算机与计算机之间或计算机与其他智能外设之间的通信线路2.哈佛结构和冯诺伊曼结构的区别答:冯诺伊曼结构, 程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储结构;哈佛结构程序指令存储和数据存储分开的存储结构。
3.工控机和普通PC的区别答:机箱加固、防尘;工业电源, 有时双电源;无源母板;一体化主板第3章 IO接口和过程通道1.什么是接口、接口技术和过程通道?答: 接口是计算机和外部设备交换信息的桥梁, 包括输入和输出接口;接口技术是研究计算机和外部设备之间如何交换信息的技术;过程通道指在计算机和生产过程之间设置的信息传送和交换的连接通道。
2.模拟输入通道中信号调理的作用, 为什么需要量程变换, 为什么需要I/U变换?答: 现场过来的信号经过放大、量程自动转换、电流/电压转换、滤波、线性化、隔离等措施转换成计算机能接收的逻辑信号。
多参数信号采集时, 各路信号电流信号经过长距离传输到计算机接口电路, 经过I/U变换成电压信号才能进行A/D转换进入计算机被处理。
计算机控制技术计算机控制技术是当今信息时代中一项非常重要的技术,它在许多领域中起到了至关重要的作用。
从汽车工业到航空航天,从医疗保健到智能家居,计算机控制技术在各个行业中都发挥着重要作用。
本文将探讨计算机控制技术的背景、发展以及对社会的影响。
计算机控制技术是指使用计算机和相关软件来控制和监测系统、设备或过程的技术。
计算机控制技术的发展可以追溯到上世纪40年代,当时计算机刚刚问世并开始应用于军事领域。
随着计算机的发展,人们开始意识到利用计算机控制系统可以提高生产效率、降低成本、提高质量等。
于是,计算机控制技术逐渐应用于各个领域。
在工业领域,计算机控制技术被广泛应用于自动化生产线、机器人控制、仓储物流等。
计算机控制技术帮助工业企业实现了大规模生产的自动化,提高了生产效率和产品质量。
例如,汽车的制造过程中,计算机控制技术可以精确控制机械臂的动作,使得汽车的组装更加快速和精准。
同时,计算机控制技术还可以对生产过程进行实时监测和调整,确保生产线的稳定运行。
在航空航天领域,计算机控制技术起到了至关重要的作用。
航空器和宇宙飞船需要经过复杂的控制来实现飞行和着陆。
计算机控制技术可以使航空器的飞行变得更加安全和高效。
例如,通过使用导航系统、自动驾驶系统和飞行模拟器,飞行员可以更准确地控制飞机的飞行轨迹和姿态。
在医疗保健领域,计算机控制技术也发挥着重要作用。
通过医疗设备和医疗机器人的计算机控制,医生可以更准确地进行手术操作、诊断病情等。
例如,通过使用计算机控制技术,手术机器人可以实现高精度的手术操作,减少手术创伤,并提高手术成功率。
此外,计算机控制技术还可以帮助医生监测患者的生命体征,实时分析数据并提供准确的诊断结果。
在智能家居领域,计算机控制技术也得到了广泛应用。
通过连接各种智能设备和家居系统,计算机控制技术可以实现家庭电器的远程控制、智能家居的自动化等功能。
例如,通过使用智能家居系统,可以通过手机或其他设备远程控制灯光、温度、电器等,提高家居的舒适性、安全性和能源利用效率。
计算机控制技术计算机控制技术(一)计算机控制技术是指将计算机技术应用到控制领域,通过运用计算机的运算、存储、控制等能力,从而实现对设备、机器人、生产线等进行控制的一种技术。
它主要包括计算机辅助控制(CAC)、计算机数值控制(CNC)、计算机集成制造(CIM)、计算机远程控制(CRC)、计算机故障诊断与维护(CAD、CAM及CAE)等方面。
一、计算机辅助控制(CAC)计算机辅助控制是指利用计算机对传统控制方法进行辅助改善的方法。
计算机辅助控制主要采用人机界面方式完成进行操作,从而实现对控制系统的监控、控制和管理。
通过计算机辅助控制能够有效地提高整个生产过程的效率和可靠性,并且方便用户操作,提高管理效率,降低设备运行成本等好处。
二、计算机数值控制(CNC)计算机数值控制是指利用计算机对数控机床、数控加工中心等进行控制的一种技术。
靠着计算机的控制,可以使得机床按照预定的工艺和程序进行自动化数控加工。
数控加工设备可以根据不同的要求来调整加工参数,完成各种各样的加工任务,从而实现更高效、更精准的加工效果。
三、计算机集成制造(CIM)计算机集成制造是建立在计算机控制基础上的集成制造系统。
CIM 是一种高度自动化、柔性化的制造方式,可以对生产过程进行快速、精确的控制,满足不同的加工需要。
CIM 系统主要由 CAD/CAM 系统、计算机控制系统、传感器和执行器组成。
通过 CIM 系统,可以将各种加工设备、工具、自动运输系统等进行集成,提高企业的生产水平和竞争力。
四、计算机远程控制(CRC)计算机远程控制是指通过远程计算机网络对另一台机器进行监控、控制和管理的一种技术。
远程计算机网络可以实现对多个设备进行远程控制,极大地提高了企业的管理效率。
远程控制技术可以应用于电力、金融、交通等多个行业,使得不同地点的设备或系统都可以互相控制和监视,从而提高生产效率。
五、计算机故障诊断与维护(CAD、CAM及CAE)计算机故障诊断与维护是指利用计算机技术对设备、机器人、自动化生产线等进行故障诊断和维护的一种技术。
计算机控制技术引言计算机控制技术是指利用计算机技术来控制和管理各种设备和系统的一种技术手段。
随着计算机技术的不断发展和应用,计算机控制技术在各个领域中得到了广泛应用,包括工业自动化、交通运输、航空航天、医疗设备等。
工业自动化中的计算机控制技术在工业自动化领域中,计算机控制技术发挥着重要的作用。
在传统的生产线上,人工操作是主要的控制手段,但是人工操作存在劳动强度大、精度低等问题。
而引入计算机控制技术之后,可以实现对整个生产过程的自动化控制,提高生产效率和产品质量。
在工业自动化中,计算机控制技术主要包括传感器技术、PLC(可编程逻辑控制器)技术、数据采集与处理技术等。
传感器技术可以实时感知到各种参数的变化,并将其转换为电信号进行传输。
PLC技术可以根据预设的程序逻辑进行自动控制,实现对设备和系统的精确控制。
数据采集与处理技术可以将传感器采集到的数据进行分析和处理,为决策提供依据。
交通运输中的计算机控制技术在交通运输领域中,计算机控制技术的应用也非常广泛。
特别是在城市交通管理、智能交通系统等方面,计算机控制技术发挥了重要的作用。
计算机控制技术在交通信号灯控制、智能交通监控、交通信息系统等方面有着广泛应用。
通过引入计算机控制技术,可以实现对交通信号灯的智能控制,根据交通流量调整信号灯的时间间隔,从而减少交通拥堵,提高交通效率。
此外,计算机控制技术还可以应用于智能交通监控中。
利用计算机视觉和图像识别技术,可以对交通违法行为进行实时监控和记录,提高交通安全管理水平。
航空航天中的计算机控制技术在航空航天领域中,计算机控制技术是必不可少的。
无论是航空航天器的设计、制造,还是航空航天任务的执行,都离不开计算机控制技术的支持。
在航空航天器的设计中,计算机控制技术可以实现对飞行动力学模型的仿真和优化,提高飞行器的性能和稳定性。
在航天器的制造过程中,计算机控制技术可以实现自动化生产线的控制,提高制造效率和产品质量。
在航空任务执行过程中,计算机控制技术可以实现对导航、飞行控制、通信等功能的集成管理,提高任务执行的精确性和安全性。
可编辑修改精选全文完整版浅谈计算机控制技术引言:计算机控制系统是自动控制技术和计算机技术相结合的产物,利用计算机(通常称为工业控制计算机,简称工控机)来实现生产过程自动控制的系统,它由控制计算机本体(包括硬件、软件和网络结构)和受控对象两大部分组成。
随着计算机技术和现代控制理论的快速发展,计算机控制技术诞生并迅速蓬勃发展起来,其应用遍及国防、航空航天、工业、农业、医学等多种领域。
本文将主要针对计算机控制技术的发展历史、当今现状以及计算机控制技术的发展趋势做一介绍,并结合它的具体实例介绍计算机控制技术的一些主要应用领域。
正文:一、计算机控制技术的概述1、计算机控制的定义:计算机控制是自动理论和计算机技术相结合而产生的一门新兴学科,计算机控制技术是随着计算机技术的发展而发展起来的。
2、计算机控制的发展历史:计算机控制技术的思想始于上世纪五十年代中期,美国TRW航空公司与美国德克萨斯州的一个炼油厂合作,进行计算机控制的研究,他们设计出了一个利用计算机控制实现反应器供料最佳分配,根据催化剂活性测量结果来控制热水的流量以及确定最优循环的系统。
这项具有跨时代意义的工作为计算机控制技术的发展奠定了基础,从此,计算机控制技术迅速发展,并被各行各业广泛应用。
伴随着计算机技术的飞速发展,计算机控制技术也紧随其后,迅猛的发展起来。
现如今,微型计算机的出现和发展使计算机控制技术又进入了一个崭新的阶段。
二、计算机控制技术的应用领域1、计算机控制技术在农业领域的应用实例在农业日趋机械化及自动化的今天,自动控制技术在农业中的应用也越来越广泛,利用计算机控制技术管理控制农业生产已成为目前研究的一个重点。
农业大棚、智能化养殖场等等都是计算机控制技术在农业生产领域应用的鲜明例子。
智能温室大棚中利用计算机进行远程监控和操作,还可设计自动控制无人管理温室大棚。
根据远程传感器搜集来的温度、湿度、光照等模拟信息,经输入通道进行AD转换,传入计算机,计算机既可以利用这些数据进行监控,同时又可以利用这些数据对大棚进行控制,进行加湿、加温、增加光照等控制,从而实现温室大棚的自动化智能控制。
计算机控制技术班级:学号:姓名:本文主要从计算机控制技术的定义、类型及发展趋势三个方面作以小结!一、计算机控制技术定义:计算机控制系统(Computer Control System,简称CCS)是应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。
二、计算机控制系统类型:这里的计算机通常指数字计算机,可以有各种规模,如从微型到大型的通用或专用计算机。
辅助部件主要指输入输出接口、检测装置和执行装置等。
与被控对象的联系和部件间的联系,可以是有线方式,如通过电缆的模拟信号或数字信号进行联系;也可以是无线方式,如用红外线、微波、无线电波、光波等进行联系。
被控对象的范围很广,包括各行各业的生产过程、机械装置、交通工具、机器人、实验装置、仪器仪表、家庭生活设施、家用电器和儿童玩具等。
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。
与一般控制系统相同,计算机控制系统可以是闭环的,这时计算机要不断采集被控对象的各种状态信息,按照一定的控制策略处理后,输出控制信息直接影响被控对象。
它也可以是开环的,这有两种方式:一种是计算机只按时间顺序或某种给定的规则影响被控对象;另一种是计算机将来自被控对象的信息处理后,只向操作人员提供操作指导信息,然后由人工去影响被控对象。
计算机控制系统由控制部分和被控对象组成,其控制部分包括硬件部分和软件部分,这不同于模拟控制器构成的系统只由硬件组成。
计算机控制系统软件包括系统软件和应用软件。
系统软件一般包括操作系统、语言处理程序和服务性程序等,它们通常由计算机制造厂为用户配套,有一定的通用性。
应用软件是为实现特定控制目的而编制的专用程序,如数据采集程序、控制决策程序、输出处理程序和报警处理程序等。
它们涉及被控对象的自身特征和控制策略等,由实施控制系统的专业人员自行编制。
1.集中型计算机控制系统(DDC)直接数字控制(DDC)本质上是用一台计算机取代一组模拟控制器,构成闭环控制回路。
计算机控制技术的内容计算机控制技术是指利用计算机技术和相关的硬件设备,对各种工业生产过程进行控制和调节的一种技术。
它在现代工业生产中起着至关重要的作用,可以实现自动化、智能化和精细化的生产过程。
计算机控制技术主要包括以下几个方面的内容:一、控制原理和方法控制原理是计算机控制技术的基础,它研究的是控制系统中各个组成部分之间的相互关系和作用机理。
常见的控制原理包括反馈控制原理、前馈控制原理、模糊控制原理等。
控制方法则是在具体的控制系统中应用这些原理的具体手段和方法,常见的控制方法包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
二、传感器与执行器传感器是计算机控制系统中获取外部信息的重要组成部分,它可以将各种物理量转化为计算机可识别的电信号。
常见的传感器有温度传感器、压力传感器、光电传感器等。
执行器则是控制系统中实现控制目标的设备,它根据计算机的指令来执行相应的动作。
常见的执行器有电机、气缸、阀门等。
三、控制系统硬件控制系统硬件包括计算机、控制器、输入输出设备等。
计算机是控制系统的核心,它负责处理控制算法和实时控制任务。
控制器是计算机控制系统的重要组成部分,它负责控制和管理各个硬件设备的工作。
输入输出设备用于与外部环境进行数据交互,常见的输入输出设备有键盘、显示器、传感器等。
四、实时控制系统实时控制系统是指对控制过程进行实时监测和调节的控制系统。
它要求控制系统能够及时地获取外部信息并做出相应的控制决策,以实现对生产过程的准确控制。
实时控制系统在工业生产中的应用非常广泛,例如在自动化生产线上对产品进行实时检测和控制。
五、网络控制技术随着计算机网络的发展,网络控制技术在工业生产中的应用越来越广泛。
它可以实现远程监控和控制,使得生产过程更加灵活和高效。
网络控制技术还可以实现不同设备之间的数据共享和通信,提高生产过程的协调性和一体化管理水平。
六、人机界面设计人机界面设计是计算机控制技术中非常重要的一环,它关系到控制系统的易用性和效率。
计算机控制技术概述计算机控制技术是指利用计算机软硬件进行各种设备、系统或过程的自动控制和管理的一种技术。
它广泛应用于工业生产、交通运输、能源管理、军事防务等各个领域,提高了生产效率、降低了人力成本,并且在一些危险环境中发挥了重要作用。
计算机控制技术的原理计算机控制技术的原理主要包括三个方面:感知、决策和执行。
感知感知是指通过传感器、仪表等装置对外部环境进行监测和感知。
感知技术可以获取到各种数据,如温度、湿度、压力、速度等,这些数据会被传输到计算机系统中进行处理和分析。
感知技术的发展使计算机能够更好地与外部环境交互,并准确地获取到相关数据。
决策决策是指通过计算机算法分析、处理感知数据,生成控制策略和决策方案。
利用计算机的计算能力,可以对感知数据进行实时分析和处理,并根据预设的控制策略进行决策。
决策的准确性和高效性对于计算机控制技术的应用非常重要。
执行执行是指根据决策的结果,通过执行机构对控制对象进行控制。
执行机构可以是机械设备、电子装置等,通过对这些设备进行控制,实现对控制对象的控制和管理。
执行机构的可靠性和稳定性对于计算机控制技术的应用至关重要。
计算机控制技术的应用计算机控制技术在各个领域都有广泛的应用,以下将介绍其中一些典型的应用。
工业自动化工业自动化是计算机控制技术最典型的应用之一。
在工业生产过程中,通过计算机控制技术可以实现对生产线的自动化控制和管理,提高生产效率和产品质量。
例如,汽车生产线、电子产品生产线等都是通过计算机控制技术实现自动化控制的。
交通运输交通运输是另一个重要的领域,计算机控制技术在交通信号灯、智能交通系统等方面有着广泛的应用。
通过计算机控制技术,可以对交通流进行优化调度,减少交通拥堵和事故发生的概率。
能源管理能源管理是指通过计算机控制技术对能源的使用和分配进行管理和控制,提高能源利用效率。
例如,在电力系统中,通过计算机控制技术可以实现对电力的合理分配和优化调度,提高电力系统的稳定性和经济效益。
计算机控制技术计算机控制技术是指利用计算机作为控制装置来实现对各种设备、系统或过程的控制和调节的一种技术手段。
在现代工业生产、交通运输、能源调控等领域,计算机控制技术已经得到广泛应用,并起到了至关重要的作用。
一、概述计算机控制技术是利用硬件和软件手段,实现对设备、系统或过程的自动控制和调节。
它由硬件和软件两个层面构成,具体应用根据不同的需求和控制对象进行调整和设计。
二、基本原理计算机控制技术基于控制理论,利用计算机进行数据采集、处理和控制指令的执行。
其基本原理包括以下几个方面:1. 信号采集:利用传感器或检测设备将控制对象的不同参数转换成电信号,并通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号。
2. 数据处理:通过采集到的数字信号进行数据处理,包括滤波、放大、处理等操作。
3. 控制算法:根据预定的控制算法,利用计算机进行逻辑判断和计算,得出控制指令。
4. 控制执行:将计算机计算得到的控制指令转化为控制信号,通过执行器或执行机构对控制对象进行控制。
三、应用领域计算机控制技术在各个领域都有广泛的应用,特别是在工业自动化控制、交通运输和能源调控方面。
1. 工业自动化控制:在工业生产过程中,计算机控制技术能够实现生产线的自动化控制,提高生产效率和质量。
例如,通过计算机控制技术可以实现对机械手臂的精确控制,完成自动装配任务。
2. 交通运输:在交通运输领域,计算机控制技术可以用于交通信号控制、智能交通系统等方面,提高交通运输的效率和安全性。
例如,通过计算机控制技术可以实现对交通信号灯的智能控制,根据实时交通情况进行信号灯的调整。
3. 能源调控:计算机控制技术在能源领域的应用尤为重要。
通过对能源系统进行精确的监测和控制,可以提高能源利用效率,减少能源浪费。
例如,在电力系统中,计算机控制技术可以对电网进行实时监测和调控,确保电力的稳定供应。
四、发展趋势计算机控制技术正朝着智能化和网络化方向发展。
随着人工智能和物联网等技术的不断发展,计算机控制技术将更加智能化地应用于各个领域。
第二章计算机控制技术基础实验实验一A/D与D/A转换一、实验目的1.通过实验了解实验系统的结构与使用方法;2.通过实验了解模拟量通道中模数转换与数模转换的实现方法。
二、实验设备1.THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台2.THBXD数据采集卡一块(含37芯通信线、16芯排线和USB电缆线各1根)3.PC机1台(含软件“THBDC-1”)三、实验内容1.输入一定值的电压,测取模数转换的特性,并分析之;2.在上位机输入一十进制代码,完成通道的数模转换实验。
四、实验步骤1.启动实验台的“电源总开关”,打开±5、±15V电源。
将“阶跃信号发生器”单元输出端连接到“数据采集接口单元”的“AD1”通道,同时将采集接口单元的“DA1”输出端连接到接口单元的“AD2”输入端;2.将“阶跃信号发生器”的输入电压调节为1V;3.启动计算机,在桌面双击图标“THBDC-1”软件,在打开的软件界面上点击“开始采集”按钮;4.点击软件“系统”菜单下的“AD/DA实验”,在AD/DA实验界面上点击“开始”按钮,观测采集卡上AD转换器的转换结果,在输入电压为1V(可以使用面板上的直流数字电压表进行测量)时应为00001100011101(共14位,其中后几位将处于实时刷新状态)。
调节阶跃信号的大小,然后继续观察AD转换器的转换结果,并与理论值(详见本实验附录)进行比较;5.根据DA转换器的转换规律(详见本实验附录),在DA部分的编辑框中输入一个十进制数据(如2457,其范围为0~4095),然后虚拟示波器上观测DA转换值的大小;6.实验结束后,关闭脚本编辑器窗口,退出实验软件。
五、附录1.数据采集卡本实验台采用了THBXD数据采集卡。
它是一种基于USB总线的数据采集卡,卡上装有14Bit分辨率的A/D转换器和12Bit分辨率的D/A转换器,其转换器的输入量程均为±10V、输出量程均为±5V。
该采集卡为用户提供4路模拟量输入通道和2路模拟量输出通道。
其主要特点有:1) 支持USB1.1协议,真正实现即插即用2) 400KHz 14位A/D转换器,通过率为350K,12位D/A转换器,建立时间10μs3) 4通道模拟量输入和2通道模拟量输出4) 8K深度的FIFO保证数据的完整性5) 8路开关量输入,8路开关量输出2.AD/DA转换原理数据采集卡采用“THBXD ”USB 卡,该卡在进行A/D 转换实验时,输入电压与二进制的对应关系为:-10~10V 对应为0~16383(A/D 转换为14位)。
其中0V 为8192。
其主要数据格式如下表所示(采用双极性模拟输入):输 入 AD 原始码(二进制) AD 原始码(十六进制)求补后的码(十进制)正满度 01 1111 1111 1111 1FFF 16383 正满度-1LSB 01 1111 1111 1110 1FFE 16382 中间值(零点) 00 0000 0000 00000000 8192 负满度+1LSB 10 0000 0000 0001 2001 1 负满度10 0000 0000 00002000而DA 转换时的数据转换关系为:-5~5V 对应为0~4095(D/A 转换为12位),其数据格式(双极性电压输出时)为:输 入 D/A 数据编码 正满度 1111 1111 1111 正满度-1LSB 1111 1111 1110 中间值(零点) 1000 0000 0000 负满度+1LSB 0000 0000 0001 负满度0000 0000 00003.编程实现测试信号的产生利用上位机的“脚本编程器”可编程实现各种典型信号的产生,如正弦信号,方波信号,斜坡信号,抛物线信号等。
其函数表达式分别为:1) 正弦信号)s i n(ϕω+=t A y ,ωπ2=T2) 方波⎩⎨⎧<≤<≤=Tt T T t Ay 1103) 斜坡信号⎩⎨⎧<≤<≤=Tt T T t at y 1100 ,a 为常量4) 抛物线信号⎪⎩⎪⎨⎧<≤<≤=Tt T T t at y 1120021,a 为常量 这里以抛物线信号为例进行编程,其具体程序如下:dim tx,op,a ‘初始化函数sub Initialize(arg) ‘初始化函数WriteData 0 ,1 ‘对采集卡的输出端口DA1进行初始化tx=0 ‘对变量初始化 end subsub TakeOneStep (arg) ‘算法运行函数a=1op=0.5*a*tx*tx ‘0.1为时间步长tx=tx+0.1if op>3 then ‘波形限幅tx=0end ifWriteData op ,1 ‘数据从采集卡的DA1端口输出end subsub Finalize (arg)‘退出函数WriteData 0 ,1end sub通过改变变量tx、a的值可改变抛物线的上升斜率。
其它典型信号的编程请参考“THBDC-1”安装目录下的“计算机控制算法VBS\基本波形”目录内参考示例程序。
实验二数字滤波器一、实验目的1.通过实验熟悉数字滤波器的实现方法;2.研究滤波器参数的变化对滤波性能的影响。
二、实验设备1.THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台2.THBXD 数据采集卡一块(含37芯通信线、16芯排线和USB 电缆线各1根) 3.PC 机1台(含软件“THBDC-1”) 三、实验内容1.设计一个带尖脉冲(频率可变)干扰信号和正弦信号输入的模拟加法电路; 2.设计并调试一阶数字滤波器; 3.设计并调试高阶数字滤波器。
四、实验原理1.在许多信息处理过程中,如对信号的滤波,检测,预测等都要广泛地用到滤波器。
数字滤波器是数字信号处理中广泛使用的一种线性环节,它从本质上说是将一组输入的数字序列通过一定规则的运算后转变为另一组希望输出的数字序列。
一般可以用两种方法来实现:一种是用数字硬件来实现;另一种是用计算机的软件编程来实现。
一个数字滤波器,它所表达的运算可用差分方程来表示: ∑∑==-+-=Ni i Ni i i n y b i n x a n y 0)()()(2.一阶数字滤波器及其数字化 一阶数字滤波器的传递函数为 11)()()(+==s s X s Y s G F τ 利用一阶差分法离散化,可以得到一阶数字滤波器的算法:)1()1()()(--+=k y T k x T k y SS ττ其中T S 为采样周期,τ为滤波器的时间常数。
T S 和τ应根据信号的频谱来选择。
3.高阶数字滤波器高阶数字滤波器算法很多,这里只给出一种加权平均算法: )3()2()1()()(4321-+-+-+=K x A K x A K x A K x A K y其中权系数i A 满足:∑==411i i A 。
同样,i A 也根据信号的频谱来选择。
五、实验步骤1.实验接线及准备1.1 启动计算机,在桌面双击图标THBDC-1,运行实验软件;1.2 启动实验台的“电源总开关”,打开±5、±15V 电源。
将低频函数信号发生器单元输出端连接到采集卡的“AD1”通道,并选择方波输出。
在虚拟示波器观测方波信号的频率和幅值,然后调节信号发生器中的“频率调节”和“幅度调节”电位器,使方波信号的频率和幅值分别为4Hz ,2V 。
然后断开与采集卡的连接,将低频函数信号发生器单元输出端连接到“脉冲产生电路”单元输入端,产生一个尖脉冲信号Uo ;1.3 按图2-2连接电路,其中正弦信号来自数据采集卡的“DA1”输出端,尖脉冲信号来自U1单元的输出端。
图2-2的输出端与数据采集卡的“AD1”输入端相连,同时将数据采集卡的“DA2”输出端与“AD2”输入端相连。
2.脚本程序运行 2.1点击软件工具栏上的“”按钮(脚本编程器),打开脚本编辑器窗口;2.2在脚本编辑器窗口的文件菜单下点击“打开”按钮,并在“计算机控制算法VBS\计算机控制技术基础算法”文件夹下选中“数字滤波”脚本程序并打开,阅读、理解该程序,然后点击脚本编辑器窗口的调试菜单下“步长设置”,将脚本算法的运行步长设为10ms;2.3点击脚本编辑器窗口的调试菜单下“启动”,用双踪示波器分别观察图2-2的输出端和数据采集卡输出端“DA2”的波形。
调节信号发生器中的“频率调节”电位器,改变方波信号的频率(即尖脉冲干扰信号的频率)。
观察数据滤波器的滤波效果;2.4点击脚本编辑器的调试菜单下“停止”,修改算法程序中的参数Ts(注:修改Ts时要同步修改算法的运行步长)、Ti两个参数,然后再运行该程序,在示波器上再次观察参数变化对滤波效果的影响;2.5对于高阶数字滤波器的算法编程实验,请参考本实验步骤2.2、2.3和2.4。
不同的是打开的脚本程序文件名为“数字滤波(高阶)”,实验时程序可修改的参数为a1、a2、a3和采样时间Ts。
2.6 实验结束后,关闭脚本编辑器窗口,退出实验软件。
六、实验报告要求1.画出尖脉冲干扰信号的产生电路图。
2.编写一阶数字滤波器的脚本程序。
3.绘制加数字滤波器前、后的输出波形,并分析程序中参数的变化对其滤波效果的影响。
七、附录1.尖脉冲干扰信号产生的模拟电路图图2-1 尖脉冲产生电路通过改变方波信号的频率,即可改变尖脉冲的频率。
2.实验电路的信号的产生把图2-1产生的尖脉冲信号视为干扰信号,与一低频正弦信号(由上位机的“脚本编辑器”编程输出)输入到图2-2所示的两个输入端。
图2-2 测试信号的产生电路图3.一阶数字滤波器的程序编写与调试示例dim pv,op1,op2,Ts,t,opx,x,Ti ‘变量定义sub Initialize(arg)‘初始化函数WriteData 0 ,1opx=0end subsub TakeOneStep (arg) ‘算法运行函数pv = ReadData(1) ‘采集卡通道1的测量值op1=2*sin(x) ‘正弦信号的产生x=x+0.1Ti=0.02Ts=0.01 ‘采样时间10msop2=Ts/Ti*pv+(1-Ts/Ti)*opx ‘一阶数字滤波器的输出opx=op2if op2>=4.9 thenop2=4.9end ifif op2<=-4.9 thenop2=-4.9end ifWriteData op1 ,1 ‘正弦信号从DA1端口输出WriteData op2 ,2 ‘滤波后的信号从DA2端口输出end subsub Finalize (arg) ‘退出函数WriteData 0 ,1WriteData 0 ,2end sub高阶数字滤波器的编程请参考“THBDC-1”安装目录下的“计算机控制算法VBS\计算机控制技术基础算法”目录内参考示例程序。