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。
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。
《计算机控制技术》课程教学大纲
课程名称:计算机控制技术
英文名称:The Technology of Control Based On The Computer
课程类型:专业基础选修课
总学时:48 讲课学时:40 实验学时:8
学时:48
学分:3
适用对象:自动化专业、测控技术与仪器
先修课程:自动控制原理、现代控制理论、微机原理及应用、单片机原理及应用
一、课程性质、目的和任务
《计算机控制技术》是自动化专业的一门重要的专业基础课。
课程的教学目的在于使学生掌握通过计算机来实现自动控制的工作原理和一般的方法,掌握计算机控制系统的分析和设计的基本理论和方法。
在本课程的教学过程中,着重突出阐述基本的数字控制器的设计方法,针对计算机控制系统的特点,介绍具体的数字控制器的设计技术。
最后,通过对目前国内典型的计算机控制系统的举例及分析,使学生能够更加具体地了解以数字控制器为核心的计算机控制系统的一般设计过程和在控制方法上的特点。
通过课程学习,培养学生分析问题与解决问题的能力,培养学生一定的动手能力,为进一步学习专业知识以及毕业后从事专业工作打下必要的基础。
二、教学基本要求
本课程主要以线性离散控制系统为研究对象,进行系统的分析与设计。
学完本课程应达到以下基本要求:
1.了解计算机控制系统的组成、特点及分类,典型的计算机控制系统和计算机控制系的发展方向。
2.了解计算机控制系统基本的输入输出接口技术和输入输出通道的组成及其作用。
3.掌握线性离散系统的基本理论和分析方法。
4.掌握数字PID控制算法,并在此基础上能进行计算机控制系统的模拟化设计。
5.熟练掌握计算机控制系统的直接设计方法。
6.了解纯滞后对象的特点及其控制算法——大林算法。
三、教学内容及要求
1.绪论
①理解计算机控制系统的组成及特点;
②理解计算机控制系统的分类;
③了解典型的计算机控制系统;
④了解机控制系统的发展方向。
2.输入输出接口和通道
①了解I/O接口与I/O控制方式;
②了解I/O通道的组成、分类及其作用;
③掌握信号的采样与信号恢复的相关理论及其分析;
④了解信号转换的物理实现——A/D和D/A转换器。
3.线性离散系统的分析
①了解线性离散系统的概念及数学描述——差分方程;
②掌握Z变换及其相关性质;
③掌握用Z变换求解差分方程;
④理解线性离散系统的脉冲传递函数;
⑤了解用脉冲函数求解线性离散系统的过渡过程;
⑥掌握线性离散系统的稳定性分析;
⑦理解线性离散系统的稳态误差分析;
⑧了解线性离散系统的动态性能分析。
4.计算机控制系统的模拟化设计
①了解计算机控制系统的模拟化设计的概念、条件和设计步骤;
②掌握模拟控制器的离散化;
③掌握数字PID控制算法;
④了解数字PID控制算法中各参数对系统性能的影响;
5.计算机控制系统的直接设计
①了解数字控制器的直接设计原理;
②掌握最少拍有纹波系统的设计;
③掌握最少拍无纹波系统的设计;
④了解纯滞后对象的特性及其大林控制算法。
四、实践环节
(一)实验
计算机控制技术实验安排在计算机控制技术课程内,开设4个实验:
1.计算机控制系统数学模型的离散化2学时2.计算机控制系统动态性能分析2学时3.最少拍有纹波控制系统设计2学时4.最少拍无纹波控制系统设计2学时五、课外习题及课程讨论
为达到本课程的教学基本要求,课外习题(包括自测题)不应少于20题。
六、教学方法与手段
本课程采用板书与多媒体课件结合的方式进行课堂教学。
八、考核方式
本课程考核采用期末闭卷笔试和平时考核相结合的方式。
学生的课程总评成绩由平时成绩(占30%)和期末考试成绩(占70%)两部分构成,平时成绩中实验成绩占20%,出勤、作业、课堂提问、学习主动性等占10%。
九、推荐教材和教学参考书
教材:《计算机控制系统-理论、设计与实现》,高金源著,北京航空航天大学出版,2001年
参考书:《计算机控制系统》,何克忠、李伟著,清华大学出版社,1998年
《计算机控制系统》,张国范、顾树生、王明顺著,冶金出版社,2004年
《微型计算机控制技术》,赖寿宏著,机械工业出版社,2001年
十、说明
本大纲是在现有条件下制定的,今后可以根据实际情况进行调整。