计算机控制系统的特点及其应用领域
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简述计算机的特点和主要应用领域计算机是一种能够根据程序指令自动进行数据处理的机器。
它具有以下几个特点:高速处理能力、存储能力、精确性、可靠性和多功能性。
计算机具有高速处理能力。
计算机的处理速度非常快,能够在短时间内完成大量的数据处理任务。
这是因为计算机内部的电子元件能够以极快的速度进行运算,从而实现高效的数据处理。
计算机具有存储能力。
计算机可以存储大量的数据,包括程序和数据信息。
这是通过计算机内部的存储器实现的,可以将数据长期保存在计算机中,并在需要时进行读取和处理。
第三,计算机具有精确性。
计算机在进行数据处理时,能够按照程序指令的要求准确无误地进行操作。
这是因为计算机内部的电子元件能够以极高的精度进行计算,并且不会受到人为因素的影响。
第四,计算机具有可靠性。
计算机在工作过程中,能够长时间稳定运行,并且不容易出现故障。
这是因为计算机内部的电子元件经过精心设计和制造,能够承受长时间的高负荷工作,并且具有一定的故障自我诊断和修复能力。
计算机具有多功能性。
计算机可以进行多种不同类型的任务,包括数据处理、图形处理、网络通信、媒体播放等。
这是因为计算机可以根据不同的程序指令,实现不同的功能。
计算机的主要应用领域非常广泛,几乎涵盖了人类社会的各个方面。
以下是计算机的主要应用领域的简要描述:1. 科学研究:计算机在科学研究中起着重要作用。
科学家可以利用计算机进行数据分析、模拟实验、计算模型等,从而加快科学研究的进程。
2. 工业生产:计算机在工业生产中被广泛应用。
例如,自动化生产线上的机器人系统使用计算机控制,能够提高生产效率和产品质量。
3. 金融业:计算机在金融业中扮演着重要角色。
银行、证券公司等金融机构使用计算机进行交易处理、风险管理、数据分析等,从而实现金融业务的高效运作。
4. 医疗健康:计算机在医疗健康领域有着广泛的应用。
例如,计算机可以用于医学影像诊断、病历管理、医疗设备控制等,提高医疗服务的质量和效率。
计算机控制系统随着科技的飞速发展,计算机控制系统已经成为现代生产过程中不可或缺的一部分。
计算机控制系统结合了计算机技术和自动化控制理论,通过在工业生产中引入计算机实现对生产过程的实时监控和调整,以追求最佳性能和生产效率。
一、计算机控制系统的基本构成计算机控制系统主要由硬件和软件两大部分组成。
硬件部分包括计算机、输入输出设备、控制对象和传感器等。
软件部分则包括操作系统、控制算法程序和其他支持软件等。
通过硬件和软件的协同工作,计算机控制系统可实现对生产过程的精确控制。
二、计算机控制系统的主要优点1、自动化:计算机控制系统能根据预设程序自动监控和调整生产过程,减轻了人工操作负担,提高了生产效率。
2、精确性:计算机控制系统可以通过传感器实时获取生产数据,通过算法程序进行精确计算和控制,避免了人为误差。
3、优化性能:计算机控制系统可以通过优化算法不断优化生产过程,提高产品质量和性能。
4、远程监控:通过互联网技术,计算机控制系统可以实现远程监控,方便管理人员随时了解生产状况并进行调整。
三、计算机控制系统在各行业的应用1、制造业:在制造业中,计算机控制系统被广泛应用于生产线的控制、工艺过程的优化、设备故障的预测和维护等。
2、能源行业:在能源行业中,计算机控制系统负责对电力、石油、煤炭等能源的生产、传输和分配进行实时监控和控制。
3、交通运输业:在交通运输业中,计算机控制系统用于对交通信号灯、地铁列车、航空交通等的管理和控制。
4、农业:在农业领域,计算机控制系统已开始用于大棚种植、畜牧业和渔业等,通过精准控制提高农业生产效率。
四、未来发展趋势随着、物联网和大数据等技术的发展,计算机控制系统将迎来更多的发展机遇。
未来,计算机控制系统将更加智能化、自适应和协同化,能够更好地满足复杂多变的生产需求。
随着绿色环保理念的深入人心,计算机控制系统也将更加注重节能减排和环保,助力实现可持续发展目标。
计算机控制系统在自动化和效率方面具有显著优势,广泛应用于各行业领域。
第一章计算机控制系统概述习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤:(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。
2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么(1)实时:所谓“实时”,是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的,即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理,并在一定的时间内作出反应并进行控制,超出了这个时间就会失去控制时机,控制也就失去了意义。
(2)“在线”方式:在计算机控制系统中,如果生产过程设备直接与计算机连接,生产过程直接受计算机的控制,就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(3)“离线”方式:若生产过程设备不直接与计算机相连接,其工作不直接受计算机的控制,而是通过中间记录介质,靠人进行联系并作相应操作的方式,则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成各部分的作用是什么—由四部分组成。
图微机控制系统组成框图(1)主机:这是微型计算机控制系统的核心,通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令,同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
主机的主要功能是控制整个生产过程,按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作,根据运算结果作出控制决策;对生产过程进行监督,使之处于最优工作状态;对事故进行预测和报警;编制生产技术报告,打印制表等等。
(2)输入输出通道:这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据,转换成可以对生产对象进行控制的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
引言概述:计算机在现代社会中起着至关重要的作用。
随着科技的不断进步,计算机的分类特点和应用也在不断发展。
本文将对计算机的分类特点及其应用进行深入探讨。
我们将介绍计算机的分类,包括根据用途、工作方式和大小等方面。
然后,我们将详细讨论计算机在不同领域的应用,如科学研究、工业生产、教育和娱乐等。
我们将总结全文并对未来计算机的发展方向进行展望。
一、计算机的分类1.根据用途分类a.个人计算机(PC)i.PC的特点及应用b.服务器(Server)i.服务器的特点及应用i.嵌入式计算机的特点及应用2.根据工作方式分类i.模拟计算机的特点及应用i.数字计算机的特点及应用i.混合计算机的特点及应用3.根据计算机的大小分类i.超级计算机的特点及应用b.主机(Mnframe)i.主机的特点及应用i.迷你计算机的特点及应用i.微型计算机的特点及应用二、计算机在科学研究中的应用1.数据分析和处理a.数据的收集和存储b.数据的分析和挖掘2.模拟实验a.数值模拟b.物理模拟c.生物模拟三、计算机在工业生产中的应用1.自动控制系统a.生产线自动化控制b.控制2.产品设计和制造a.三维建模b.数字化制造四、计算机在教育中的应用1.网络教育a.在线课程b.远程教育2.教学辅助工具a.多媒体课件b.在线学习平台五、计算机在娱乐中的应用1.电子游戏a.游戏设计与开发b.游戏虚拟现实技术2.多媒体娱乐a.在线视频和音乐平台b.社交媒体平台总结:计算机的分类特点及应用涉及多个领域,如科学研究、工业生产、教育和娱乐。
根据用途、工作方式和大小可以将计算机分为多个类别,每种类型都有其特定的应用领域。
随着科技的不断进步,计算机在各个领域的应用也在不断拓展。
我们对计算机在科学研究、工业生产、教育和娱乐中的应用进行了详细的介绍。
未来,随着、云计算等技术的迅速发展,计算机的应用将继续创新和变革,为人类的生活带来更多便利和效益。
计算机控制系统第一篇:计算机控制系统的基本概念和特点计算机控制系统是指将计算机技术应用于工业控制中,将工业过程中的自动化、智能化和信息化相结合的控制系统。
它是现代工业控制中的一种重要手段,已经成为工业现代化的关键技术之一。
计算机控制系统具有如下特点:1. 实时性强计算机控制系统可以实时监测和控制生产过程,实时处理传感器信号和执行器指令。
相对于其他工业控制系统,计算机控制系统的响应速度更快、精度更高、灵敏度更强。
2. 稳定性好计算机控制系统可以消除因温度、噪声等环境因素而引起的误差,从而保证了系统的稳定性和可靠性。
3. 灵活性高计算机控制系统可以对不同的生产工艺、产品进行多样化的控制,同时也可以根据生产过程的变化进行自适应调整,具有更高的灵活性。
4. 信息处理能力强计算机控制系统可以处理海量的数据,并将数据转化为生产控制的指令,从而可以更加有效地管理生产过程和提高生产效率。
5. 维护保养容易计算机控制系统的硬件和软件可以进行模块化设计,便于维护保养和升级扩展。
总之,计算机控制系统是一种高效、精密、灵活、可靠的工业控制手段,可以满足现代工业对于自动化、高效率、高质量的要求,因此在工业控制应用领域得到了广泛的推广和使用。
第二篇:计算机控制系统的基本结构和工作原理计算机控制系统主要包括硬件系统和软件系统两个部分。
硬件系统包括计算机、输入输出设备、传感器、执行器等多个部分。
其中,计算机作为中央处理器,负责控制和管理整个系统,输入输出设备用于输入控制指令和输出控制结果,传感器用于测量生产过程中各种物理量,执行器用于执行控制指令,并将控制结果反馈给控制系统,以实现生产过程的控制。
软件系统是指控制系统中的程序和算法,用于对采集的数据进行处理,并产生控制指令,控制整个生产过程。
软件可以分为应用软件和系统软件两个层次。
应用软件用于完成特定的应用目标,例如生产线的调度、质量控制、设备管理等。
系统软件包括操作系统、编译器、调试工具等,用于支持应用软件的开发和运行,保障了整个计算机控制系统的有效工作。
了解电脑中常见的操作系统及其特点在计算机领域中,操作系统是一种基础软件,负责管理和控制计算机硬件资源,并提供给用户与系统交互的界面。
常见的操作系统包括Windows、macOS、Linux等。
本文将介绍这些常见操作系统的特点及其在电脑中的应用。
一、Windows操作系统Windows操作系统由微软公司开发,是目前全球使用最为广泛的操作系统之一。
其特点如下:1. 用户友好性:Windows操作系统注重用户体验,具有直观、简洁的图形用户界面(GUI),使得用户容易上手和操作。
2. 兼容性:Windows操作系统能够兼容各种硬件设备和软件应用程序,使其广泛适用于不同厂商的电脑。
3. 多任务处理:Windows操作系统支持多任务处理,可以同时运行多个程序,并能灵活地进行切换。
4. 应用程序丰富:Windows操作系统拥有大量开发者支持,因此具备丰富的软件应用程序,满足用户的各种需求。
5. 图形化界面:Windows操作系统采用直观的图形界面,使用户能够通过图标、菜单等方式轻松完成各种操作。
二、macOS操作系统macOS是苹果公司开发的操作系统,主要应用于苹果的电脑产品线,如MacBook、iMac等。
macOS具有以下特点:1. 稳定性:macOS操作系统基于Unix操作系统内核,具有良好的稳定性和安全性,减少了系统崩溃和病毒攻击的风险。
2. 用户体验:macOS注重用户体验,采用直观、精美的界面设计,让用户感受到流畅、高效的操作。
3. 创意工具:macOS操作系统内置各种强大的创意工具,如音频编辑软件GarageBand、视频编辑软件iMovie等,支持用户进行音频、视频等多媒体创作。
4. 兼容性:macOS操作系统对外部设备和软件应用有一定的限制,但在苹果生态系统内部的兼容性较好,能够与其他苹果产品无缝连接、协同工作。
5. 安全性:macOS操作系统有严格的安全设置和机制,为用户提供更可靠的数据保护和隐私安全。
10电气(2)班姓名:陆继赟学号:01计算机控制技术及应用一、计算机控制技术应用和发展在近10多年里,计算机技术得到了极大的发展和完善;无论是在系统硬件成本,还是在计算速度和存贮容量方面都取得了很大的进步。
特别是面向用户的编程语言也大大简化了。
同时,由于采用了更多的可靠元件、尖端的设计工艺,增加了容错技术、冗余诊断程序,系统的可靠性也得到较大的提高;传统的过程控制功能与诸如生产计划、调度、优化及操作控制等实时信息处理和决策应用的不断渗透、融合,使通过高级计算机控制实现各种过程高性能目标的手段变得越来越可靠和更为强劲有力;功能价格比也日趋合理。
因而,使计算机控制在工业中的应用得到了迅猛的发展,而且正越来越广泛地应用于石油、化工、钢铁、造纸、电力等工业部门,并在提高设备处理能力和生产效率、产品质量;有效利用能源(水、人力、材料等资源),满足环保、人身安全等严格要求及在日益激烈的国内外市场竞争中,发挥着举足轻重的作用。
二、(一)、计算机控制技术的概述1、计算机控制的概念(1)开环控制系统若系统的输出量对系统的控制作用没有影响,则称该系统为开环控制系统。
在开环控制系统中,既不需要对系统的输出量进行测量,也不需要将它反馈到输入端与输入量进行比较。
(2)闭环控制系统凡是系统的输出信号对控制作用能有直接影响的系统都叫作闭环控制系统,即闭环系统是一个反馈系统。
闭环控制系统中系统的稳定性是一个重要问题。
2、计算机控制系统采用计算机进行控制的系统称为计算机控制系统,也称它为数字控制系统。
若不考虑量化问题,计算机控制系统即为采样系统。
进一步,若将连续的控制对象和保持器一起离散化,那么采样控制系统即为离散控制系统。
所以采样和离散系统理论是研究计算机控制系统的理论基础。
3、计算机控制系统的控制过程(1)实时数据采集:对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。
(2)实时控制决策:对采集到的被控量进行数据分析和处理,并按已定的控制规律决定进一步的的控制过程。
简述计算机的主要特点和主要应用领域计算机具有以下特点:快速的运算能力电子计算机的工作基于电子脉冲电路原理,由电子线路构成其各个功能部件,其中电场的传播扮演主要角色。
我们知道电磁场传播的速度是很快的,现在高性能计算机每秒能进行几百亿次以上的加法运算。
如果一个人在一秒钟内能作一次运算,那么一般的电子计算机一小时的工作量,一个人得做100多年。
很多场合下,运算速度起决定作用。
例如,计算机控制导航,要求“运算速度比飞机飞的还快”;气象预报要分析大量资料,如用手工计算需要十天半月,失去了预报的意义。
而用计算机,几分钟就能算出一个地区内数天的气象预报。
足够高的计算精度电子计算机的计算精度在理论上不受限制,一般的计算机均能达到15位有效数字,通过一定的技术手段,可以实现任何精度要求。
历史上有个著名数学家挈依列,曾经为计算圆周率π,整整花了15年时间,才算到第707位。
现在将这件事交给计算机做,几个小时内就可计算到10万位。
超强的记忆能力计算机中有许多存储单元,用以记忆信息。
内部记忆能力,是电子计算机和其他计算工具的一个重要区别。
由于具有内部记忆信息的能力,在运算过程中就可以不必每次都从外部去取数据,而只需事先将数据输入到内部的存储单元中,运算时即可直接从存储单元中获得数据,从而大大提高了运算速度。
计算机存储器的容量可以做得很大,而且它记忆力特别强。
复杂的逻辑判断能力人是有思维能力的。
思维能力本质上是一种逻辑判断能力,也可以说是因果关系分析能力。
借助于逻辑运算,可以让计算机做出逻辑判断,分析命题是否成立,并可根据命题成立与否做出相应的对策。
例如,数学中有个“四色问题”,说是不论多么复杂的地图,使相邻区域颜色不同,最多只需四种颜色就够了。
简述计算机的主要特点和主要应用领域计算机具有以下特点:快速的运算能力电子计算机的工作基于电子脉冲电路原理,由电子线路构成其各个功能部件,其中电场的传播扮演主要角色。
我们知道电磁场传播的速度是很快的,现在高性能计算机每秒能进行几百亿次以上的加法运算。
如果一个人在一秒钟内能作一次运算,那么一般的电子计算机一小时的工作量,一个人得做100多年。
很多场合下,运算速度起决定作用。
例如,计算机控制导航,要求“运算速度比飞机飞的还快”;气象预报要分析大量资料,如用手工计算需要十天半月,失去了预报的意义。
而用计算机,几分钟就能算出一个地区内数天的气象预报。
足够高的计算精度电子计算机的计算精度在理论上不受限制,一般的计算机均能达到15位有效数字,通过一定的技术手段,可以实现任何精度要求。
历史上有个著名数学家挈依列,曾经为计算圆周率π,整整花了15年时间,才算到第707位。
现在将这件事交给计算机做,几个小时内就可计算到10万位。
超强的记忆能力计算机中有许多存储单元,用以记忆信息。
内部记忆能力,是电子计算机和其他计算工具的一个重要区别。
由于具有内部记忆信息的能力,在运算过程中就可以不必每次都从外部去取数据,而只需事先将数据输入到内部的存储单元中,运算时即可直接从存储单元中获得数据,从而大大提高了运算速度。
计算机存储器的容量可以做得很大,而且它记忆力特别强。
复杂的逻辑判断能力人是有思维能力的。
思维能力本质上是一种逻辑判断能力,也可以说是因果关系分析能力。
借助于逻辑运算,可以让计算机做出逻辑判断,分析命题是否成立,并可根据命题成立与否做出相应的对策。
例如,数学中有个“四色问题”,说是不论多么复杂的地图,使相邻区域颜色不同,最多只需四种颜色就够了。
100多年来不少数学家一直想去证明它或者推翻它,却一直没有结果,成了数学中著名的难题。
1976年两位美国数学家终于使用计算机进行了非常复杂的逻辑推理验证了这个著名的猜想。
按程序自动工作的能力一般的机器是由人控制的,人给机器一个指令,机器就完,成一个操作。
1.计算机控制系统的特点。
(1)计算机控制系统是模拟和数字部件的混合系统(2)连续系统中的各处的信号均为连续模拟信号,而计算机控制系统中除此之外还有离散模拟,离散数字等多种信号形式。
(3)专门的理论分析和设计方法(4)便于实现复杂的控制规律. (5)可实现多路分时控制。
(6)便于实现控制管理一体化。
2、控制系统的工作方式?在线-联机方式:计算机与生产过程相连,并直接控制生产过程离线-脱机方式:计算机与生产过程相连,但不直接控制生产过程,而依靠人进行联系,冰做出相应的操作方式。
3、DDC,SCC控制系统工作原理如何?他们之间有何区别联系?直接数字控制系统(DDC):计算机通过对一个或多个物理量进行巡回检测,并根据规定的控制规律进行运算,然后发出控制信号,通过输出通道直接控制调节阀等执行机构。
特点计算机参加鼻环控制过程,实现多路的PID监督计算机控制系统(SSC):SCC+模拟调节器、SCC+DCC控制系统。
在此系统中计算机根据所涉及的控制算法进行计算,计算出最佳设定值直接传送给常规模拟调节器或者DDC计算机,最后由模拟调节器或DDC计算机控制生产过程。
4、接口通道及其功能:(1)I\O 接口电路是主机和外围设备之间交换信息的连接部件以数字量为主,主要有缓冲器,锁存器,PIC.LED数码管。
(2)设置接口电路的必要性:解决主机CPU和外围设备之间的时序配合和通信联络问题;解决CPU和外围设备之间的数据格式转换和匹配问题及负载能力和外围设备端口选择问题。
5、何为I\O通道?模拟量输入通道有那几部分组成?定义:在微机和生产过程之间设置的信息传送和变幻的连接通道。
组成:信号处理装置,采样单元,采样保持器,数据放大器,A\D转换器,控制电路。
6、模拟输出通道中为什么要加采样保持器?采样保持器的组成和要求?为了确保A\D转换器的精度就要在A\D转换器之前加上采样保持电路,使得A\D转换期间保持输入模拟信号不变。
第一章绪论计算机控制系统的特点、组成、分类和发展趋势。
(1)计算机控制的一般概念及其发展(2)计算机控制系统的特点、组成和分类(3)计算机控系统的发展趋势课程重点:计算机控制系统的特点、组成和分类课程难点:计算机控制系统的信号变换特点解决办法:从计算机控制系统的基本结构入手,分析计算机控制系统是一个模拟-离散混和系统,引出计算机控制系统的信号转换过程,掌握计算机控制系统的特点。
第二章数字控制理论基础计算机控系统的数学基础、离散系统数字控制理论和性能指标分析。
(1)信号变换理论(2)离散系统数字描述(3)脉冲传递函数(4)线性离散系统稳定性、稳态性能和暂态性能分析课程重点:线性离散系统的稳定性、稳态性能和暂态性能分析课程难点:线性离散系统的零极点对系统性能的影响解决办法:熟练掌握线性离散系统的分析方法,借助MATLAB仿真工具,充分利用图解分析方法,直观方便。
第三章开环数字程序控制直线和圆弧逐点比较法插补原理,计算机控制步进电机的实现方法。
(1)运动轨迹插补的基本原理(2)直线逐点比较法插补原理(3)圆弧逐点比较法插补原理(4)步进电机控制原理(5)计算机与步进电机接口实现方法课程重点:逐点比较法插补原理(直线与圆弧)、步进电机控制课程难点:四个象限圆弧逐点比较法插补运算解决办法:以第一象限为主,掌握圆弧插补运算。
在此基础上考虑四个象限的符号变化以及顺弧和逆弧进给的走步区别。
第四章计算机控制系统的常规控制技术数字PID控制原理、控制器的设计、控制参数的整定及其PID控制新技术。
(1)数字PID控制标准型算法(2)数字PID控制改进型算法(3)控制参数的工程整定方法(4)PID控制算法的发展最少拍控制原理、控制器的设计及其系统的改进。
(1) 最少拍控制的基本原理的结构设计(2) 闭环脉冲传递函数)(z(3) 最少拍有纹波控制器的设计(4) 最少拍无纹波控制器的设计(5) 最少拍系统的改进措施Smith控制器工作原理和设计,Dalin控制器的设计及振铃的消除。
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。
计算机控制技术于海生课后习题答案计算机控制技术于海生课后习题答案【篇一:计算机控制技术课后习题答案】txt>习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的?计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤:(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。
2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么?(1)实时:所谓“实时”,是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的,即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理,并在一定的时间内作出反应并进行控制,超出了这个时间就会失去控制时机,控制也就失去了意义。
(2)“在线”方式:在计算机控制系统中,如果生产过程设备直接与计算机连接,生产过程直接受计算机的控制,就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(3)“离线”方式:若生产过程设备不直接与计算机相连接,其工作不直接受计算机的控制,而是通过中间记录介质,靠人进行联系并作相应操作的方式,则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成?各部分的作用是什么?由四部分组成。
图1.1微机控制系统组成框图(1)主机:这是微型计算机控制系统的核心,通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令,同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
主机的主要功能是控制整个生产过程,按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作,根据运算结果作出控制决策;对生产过程进行监督,使之处于最优工作状态;对事故进行预测和报警;编制生产技术报告,打印制表等等。
(2)输入输出通道:这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据,转换成可以对生产对象进行控制的信号。
简述计算机的主要特点和主要应用领域计算机具有以下特点:快速的运算能力电子计算机的工作基于电子脉冲电路原理,由电子线路构成其各个功能部件,其中电场的传播扮演主要角色。
我们知道电磁场传播的速度是很快的,现在高性能计算机每秒能进行几百亿次以上的加法运算。
如果一个人在一秒钟内能作一次运算,那么一般的电子计算机一小时的工作量,一个人得做100多年。
很多场合下,运算速度起决定作用。
例如,计算机控制导航,要求“运算速度比飞机飞的还快”;气象预报要分析大量资料,如用手工计算需要十天半月,失去了预报的意义。
而用计算机,几分钟就能算出一个地区内数天的气象预报。
足够高的计算精度电子计算机的计算精度在理论上不受限制,一般的计算机均能达到15位有效数字,通过一定的技术手段,可以实现任何精度要求。
历史上有个著名数学家挈依列,曾经为计算圆周率π,整整花了15年时间,才算到第707位。
现在将这件事交给计算机做,几个小时内就可计算到10万位。
超强的记忆能力计算机中有许多存储单元,用以记忆信息。
内部记忆能力,是电子计算机和其他计算工具的一个重要区别。
由于具有内部记忆信息的能力,在运算过程中就可以不必每次都从外部去取数据,而只需事先将数据输入到内部的存储单元中,运算时即可直接从存储单元中获得数据,从而大大提高了运算速度。
计算机存储器的容量可以做得很大,而且它记忆力特别强。
复杂的逻辑判断能力人是有思维能力的。
思维能力本质上是一种逻辑判断能力,也可以说是因果关系分析能力。
借助于逻辑运算,可以让计算机做出逻辑判断,分析命题是否成立,并可根据命题成立与否做出相应的对策。
例如,数学中有个“四色问题”,说是不论多么复杂的地图,使相邻区域颜色不同,最多只需四种颜色就够了。
100多年来不少数学家一直想去证明它或者推翻它,却一直没有结果,成了数学中著名的难题。
1976年两位美国数学家终于使用计算机进行了非常复杂的逻辑推理验证了这个著名的猜想。
按程序自动工作的能力一般的机器是由人控制的,人给机器一个指令,机器就完,成一个操作。
第一章计算机控制系统的特点及其应用领域。
1.计算机控制系统的控制过程是怎样的?计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤:(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。
2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么?(1)实时:所谓“实时”,是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的,即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理,并在一定的时间内作出反应并进行控制,超出了这个时间就会失去控制时机,控制也就失去了意义。
(2)“在线”方式:在计算机控制系统中,如果生产过程设备直接与计算机连接,生产过程直接受计算机的控制,就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(3)“离线”方式:若生产过程设备不直接与计算机相连接,其工作不直接受计算机的控制,而是通过中间记录介质,靠人进行联系并作相应操作的方式,则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成?各部分的作用是什么?由四部分组成。
图1.1微机控制系统组成框图(1)主机:这是微型计算机控制系统的核心,通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令,同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
主机的主要功能是控制整个生产过程,按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作,根据运算结果作出控制决策;对生产过程进行监督,使之处于最优工作状态;对事故进行预测和报警;编制生产技术报告,打印制表等等。
(2)输入输出通道:这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据,转换成可以对生产对象进行控制的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
(3)外部设备:这是实现微机和外界进行信息交换的设备,简称外设,包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。
其中操作台应具备显示功能,即根据操作人员的要求,能立即显示所要求的内容;还应有按钮,完成系统的启、停等功能;操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果,即应有保护功能。
(4)检测与执行机构a.测量变送单元:在微机控制系统中,为了收集和测量各种参数,采用了各种检测元件及变送器,其主要功能是将被检测参数的非电量转换成电量,例如热电偶把温度转换成mV信号;压力变送器可以把压力转换变为电信号,这些信号经变送器转换成统一的计算机标准电平信号(0~5V或4~20mA)后,再送入微机。
b.执行机构:要控制生产过程,必须有执行机构,它是微机控制系统中的重要部件,其功能是根据微机输出的控制信号,改变输出的角位移或直线位移,并通过调节机构改变被调介质的流量或能量,使生产过程符合预定的要求。
例如,在温度控制系统中,微机根据温度的误差计算出相应的控制量,输出给执行机构(调节阀)来控制进入加热炉的煤气(或油)量以实现预期的温度值。
常用的执行机构有电动、液动和气动等控制形式,也有的采用马达、步进电机及可控硅元件等进行控制。
4.微型计算机控制系统软件有什么作用?说出各部分软件的作用。
软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。
整个计算机系统的动作,都是在软件的指挥下协调进行的,因此说软件是微机系统的中枢神经。
就功能来分,软件可分为系统软件、应用软件及数据库。
(1)系统软件:它是由计算机设计者提供的专门用来使用和管理计算机的程序。
对用户来说,系统软件只是作为开发应用软件的工具,是不需要自己设计的。
系统软件包括:a.操作系统:即为管理程序、磁盘操作系统程序、监控程序等;b.诊断系统:指的是调节程序及故障诊断程序;c.开发系统:包括各种程序设计语言、语言处理程序(编译程序)、服务程序(装配程序和编辑程序)、模拟主系统(系统模拟、仿真、移植软件)、数据管理系统等;d.信息处理:指文字翻译、企业管理等。
(2)应用软件:它是面向用户本身的程序,即指由用户根据要解决的实际问题而编写的各种程序。
应用软件包括:a.过程监视程序:指巡回检测程序、数据处理程序、上下限检查及报警程序、操作面板服务程序、数字滤波及标度变换程序、判断程序、过程分析程序等;b.过程控制计算程序:指的是控制算法程序、事故处理程序和信息管理程序,其中信息管理程序包括信息生成调度、文件管理及输出、打印、显示程序等;c.公共服务程序:包括基本运算程序、函数运算程序、数码转换程序、格式编码程序。
(3)数据库:数据库及数据库管理系统主要用于资料管理、存档和检索,相应软件设计指如何建立数据库以及如何查询、显示、调用和修改数据等。
5.微型计算机控制系统的特点是什么?微机控制系统与常规的自动控制系统相比,具有如下特点:a.控制规律灵活多样,改动方便b.控制精度高,抑制扰动能力强,能实现最优控制c.能够实现数据统计和工况显示,控制效率高d.控制与管理一体化,进一步提高自动化程度6.操作指导、DDC和SCC系统工作原理如何?它们之间有何区别和联系?(1)操作指导控制系统:在操作指导控制系统中,计算机的输出不直接作用于生产对象,属于开环控制结构。
计算机根据数学模型、控制算法对检测到的生产过程参数进行处理,计算出各控制量应有的较合适或最优的数值,供操作员参考,这时计算机就起到了操作指导的作用。
其原理框图如图1.2所示。
图1.2操作指导控制系统原理框图(2)直接数字控制系统(DDC系统):DDC(Direct Digital Control)系统就是通过检测元件对一个或多个被控参数进行巡回检测,经输入通道送给微机,微机将检测结果与设定值进行比较,再进行控制运算,然后通过输出通道控制执行机构,使系统的被控参数达到预定的要求。
DDC系统是闭环系统,是微机在工业生产过程中最普遍的一种应用形式。
其原理框图如图1.3所示。
图1.3 DDC系统原理框图(3)计算机监督控制系统(SCC系统):SCC(Supervisory Computer Control)系统比DDC系统更接近生产变化的实际情况,因为在DDC系统中计算机只是代替模拟调节器进行控制,系统不能运行在最佳状态,而SCC系统不仅可以进行给定值控制,并且还可以进行顺序控制、最优控制以及自适应控制等。
SCC系统的原理框图如图1.4所示。
图1.4 SCC系统原理框图SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展。
7.计算机控制系统的发展趋势是什么?大规模及超大规模集成电路的发展,提高了计算机的可靠性和性能价格比,从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。
为更好地适应生产力的发展,扩大生产规模,以满足对计算机控制系统提出的越来越高的要求,目前计算机控制系统的发展趋势有以下几个方面。
a.普及应用可编程序控制器b.采用集散控制系统c.研究和发展智能控制系统本章作业简述几类常见的计算机控制系统的特点及其应用领域。
第二章输入输出过程通道1.什么是过程通道?过程通道有哪些分类?过程通道是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道。
按信息传递的方向来分,过程通道可分为输入过程通道和输出过程通道;按所传递和交换的信息来分,过程通道又可分为数字量过程通道和模拟量过程通道。
2.数字量过程通道由哪些部分组成?各部分的作用是什么?数字量过程通道包括数字量输入通道和数字量输出通道。
数字量输入通道主要由输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码电路、并行接口电路和定时计数电路等组成。
数字量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路等组成。
其中:输入调理电路将来自控制装置或生产过程的各种开关量,进行电平转换,将其通断状态转换成相应的高、低电平,同时还要考虑对信号进行滤波、保护、消除触点抖动,以及进行信号隔离等问题。
3.简述两种硬件消抖电路的工作原理。
采用积分电路的硬件消抖电路,首先利用积分电路将抖动的高频部分滤出,其次利用施密特触发器整形。
采用RS触发器的硬件消抖电路,主要是利用RS触发器的保持功能实现消抖。
4.简述光电耦合器的工作原理及在过程通道中的作用。
光电耦合器由封装在一个管壳内的发光二极管和光敏三极管组成,如图2.1所示。
输入电流流过二极管时使其发光,照射到光敏三极管上使其导通,完成信号的光电耦合传送,它在过程通道中实现了输入和输出在电气上的完全隔离。
图2.1光电耦合器电路图5.模拟量输入通道由哪些部分组成?各部分的作用是什么?模拟量输入通道一般由I/V变换、多路转换器、采样保持器、A/D转换器、接口及控制逻辑电路组成。
(1)I/V变换:提高了信号远距离传递过程中的抗干扰能力,减少了信号的衰减,为与标准化仪表和执行机构匹配提供了方便。
(2)多路转换器:用来切换模拟电压信号的关键元件。
(3)采样保持器:A/D转换器完成一次A/D转换总需要一定的时间。
在进行A/D转换时间内,希望输入信号不再变化,以免造成转换误差。
这样,就需要在A/D转换器之前加入采样保持器。
(4)A/D转换器:模拟量输入通道的任务是将模拟量转换成数字量,能够完成这一任务的器件,称为之模/数转换器(Analog/Digital Converter,简称A/D转换器或ADC)。
6.对理想多路开关的要求是什么?理想的多路开关其开路电阻为无穷大,其接通时的导通电阻为零。
此外,还希望切换速度快、噪音小、寿命长、工作可靠。
7.采样保持器有什么作用?试说明保持电容的大小对数据采集系统的影响。
采样保持器的作用:A/D转换器完成一次A/D转换总需要一定的时间。
在进行A/D转换时间内,希望输入信号不再变化,以免造成转换误差。
这样,就需要在A/D转换器之前加入采样保持器。
保持电容对数据采集系统采样保持的精度有很大影响。
保持电容值小,则采样状态时充电时间常数小,即保持电容充电快,输出对输入信号的跟随特性好,但在保持状态时放电时间常数也小,即保持电容放电快,故保持性能差;反之,保持电容值大,保持性能好,但跟随特性差。
8.在数据采样系统中,是不是所有的输入通道都需要加采样保持器?为什么?不是,对于输入信号变化很慢,如温度信号;或者A/D 转换时间较快,使得在A/D 转换期间输入信号变化很小,在允许的A/D 转换精度内,就不必再选用采样保持器。
9.A/D 转换器的结束信号有什么作用?根据该信号在I/O 控制中的连接方式,A/D 转换有几种控制方式?它们在接口电路和程序设计上有什么特点?A/D 转换器的结束信号的作用是用以判断本次AD 转换是否完成。
常见的A/D 转换有以下几种控制方式,各自特点如下•延时等待法:EOC 可不和I/O 口连接,程序设计时,延时大于ADC 转换时间后,取数据。