计算机控制技术实验指导---自动化

第二部分控制理论实验一典型环节的电路模拟与软件仿真一、实验目的1．熟悉并掌握THBCC-1型信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验平台的结构组成及上位机软件的使用方法。

2．通过实验进一步了解熟悉各典型环节的模拟电路及其特性，并掌握典型环节的软件仿真研究。

3．测量各典型环节的阶跃响应曲线，了解相关参数的变化对其动态特性的影响。

二、实验设备1．THBCC-1型信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验平台2．PC机1台(含上位机软件) 37针通信线1根3．双踪慢扫描示波器1台(可选)三、实验内容1．设计并构建各典型环节的模拟电路；2．测量各典型环节的阶跃响应，并研究参数的变化对其输出响应的影响；3．在上位机界面上，填入各典型环节数学模型的实际参数，据此完成它们对阶跃响应的软件仿真，并与模拟电路测试的结果相比较。

四、实验原理自控系统是由比例、积分、惯性环节等按一定的关系连接而成。

熟悉这些惯性环节对阶跃输入的响应，对分析线性系统将是十分有益的。

在附录中介绍了典型环节的传递函数、理论上的阶跃响应曲线和环节的模拟电路图，以供参考。

五、实验步骤1.熟悉实验台，利用实验台上的模拟电路单元，构建所设计 (可参考本实验附录)并各典型环节（包括比例、积分、比例积分、比例微分、比例积分微分以及惯性环节）的模拟电路。

待检查电路接线无误后,接通实验台的电源总开关，并开启±5V，±15V直流稳压电源。

2.对相关的实验单元的运放进行调零（令运放各输入端接地，调节调零电位器，使其输出端为0V ）注意：积分、比例积分、比例积分微分实验中所用到的积分环节单元不需要锁零（令积分电容放电）时,需将锁零按钮弹开；使用锁零按扭时需要共地，只需要把信号发生器的地和电源地用导线相连。

3．测试各典型环节的阶跃响应，并研究参数的变化对输出响应的影响1) 不用上位机时，将实验平台上 “阶跃信号发生器”单元的输出端与相关电路的输入端相连，选择“正输出”然后按下按钮，产生一个阶跃信号(用万用表测试其输出电压,并调节电位器,使其输出电压为“1”V)，用示波器x-t 显示模式观测该电路的输入与输出曲线。

工业自动化中的计算机控制技术工业自动化是指通过计算机、仪器仪表和执行器等技术手段，对工业生产过程进行监测、控制和优化，以提高生产效率、降低成本和改善产品质量。

在工业自动化系统中，计算机控制技术起到了至关重要的作用。

一、计算机控制技术的基本原理和分类1.1 基本原理计算机控制技术是指利用计算机进行物理过程的控制，主要包括采集过程的信息、处理这些信息并对物理过程进行控制的三个环节。

其中，信息采集是指通过传感器等设备，将物理过程的信息转换成计算机可以处理的电信号；信息处理是指利用计算机对采集到的信息进行运算和处理；控制是指计算机根据处理后的信息，通过执行器等设备对物理过程进行干预和调节。

1.2 分类根据计算机控制技术的不同特点和应用领域，可以将其分为以下几类：1.2.1 逻辑控制技术逻辑控制技术是利用计算机对离散事件进行控制的技术，常用于开关控制、计时器等。

逻辑控制技术通过编写逻辑控制程序，根据输入的条件决定输出的动作，实现对工业过程的控制。

1.2.2 过程控制技术过程控制技术是利用计算机对连续过程进行控制的技术，常用于流程控制、温度控制等。

过程控制技术通过采集过程的信息，对其进行处理和分析，并根据处理结果对过程进行控制，实现对工业过程的自动化控制。

1.2.3 模型预测控制技术模型预测控制技术是利用数学模型对系统进行建模，并通过对模型进行预测和优化来实现对工业过程的控制。

模型预测控制技术可以对工业过程进行长期的预测和优化，以达到最佳的控制效果。

二、计算机控制技术在工业自动化中的应用2.1 生产线控制生产线控制是指利用计算机控制技术对生产线上的设备和工艺进行控制，以实现生产过程的自动化。

通过在生产线上布置传感器和执行器等设备，采集生产过程的信息并对其进行处理和控制，可以提高生产效率、降低成本，并提高产品质量的稳定性。

2.2 机器人控制机器人控制是指利用计算机控制技术对机器人进行控制，实现其灵活和自主的工作能力。

计算机控制技术在工业自动化生产中的应用研究1. 引言1.1 背景介绍随着科学技术的不断发展和工业生产的日益复杂化，工业自动化生产已经成为当今工业生产的主流趋势。

计算机控制技术作为现代工业自动化生产中的重要组成部分，其应用已经深入到各个领域，如汽车制造、电子设备生产、食品加工等。

通过计算机控制技术，工业生产过程能够实现更高的精度、效率和灵活性，同时减少了人为操作的误差和劳动强度。

在过去的几十年里，计算机控制技术在工业自动化生产领域取得了许多重大突破和进展，从简单的数值控制到复杂的逻辑控制系统，再到今天的智能化控制技术，都为工业生产提供了强大的支持。

对计算机控制技术在工业自动化生产中的应用研究，既具有理论价值，又有实践意义，对于提高工业生产的效率和质量具有重要意义。

1.2 研究意义工业自动化生产是现代工业生产方式的重要组成部分，随着科技的不断进步，计算机控制技术在工业自动化生产中的应用越来越广泛。

研究计算机控制技术在工业自动化生产中的应用，有着非常重要的意义。

计算机控制技术可以提高生产效率和产品质量。

通过精确控制各种参数和过程，可以有效避免人为因素对生产过程的影响，提高生产效率和产品质量，增加企业的竞争力。

计算机控制技术可以降低生产成本。

自动化生产可以减少人工成本和能源消耗，提高资源利用率，降低生产成本，使企业可以实现更高的经济效益。

研究计算机控制技术在工业自动化生产中的应用，有助于推动工业智能化的发展。

随着人工智能和大数据技术的不断发展，工业自动化生产将迎来更加智能化的发展趋势，通过研究计算机控制技术的应用，可以为工业智能化的实现奠定基础。

研究计算机控制技术在工业自动化生产中的应用具有重要的意义，不仅可以提高生产效率和产品质量，降低生产成本，推动工业智能化发展，还可以带动整个工业生产方式向着更加智能化、高效化的方向发展。

1.3 研究目的研究目的是通过对计算机控制技术在工业自动化生产中的应用进行深入研究和分析，探讨其在提高生产效率、降低生产成本、优化生产流程等方面的作用和影响，以期为工业自动化生产提供更加科学、高效、可靠的技术支持和解决方案。

计算机控制技术在工业自动化生产中的应用研究摘要：计算机控制技术应用于工业生产，可提升工业生产效率，同时在安全性以及性能提升方面都要发挥着重要作用。

本文主要概述数字控制技术、IPC系统、可编程控制器、集散式控制系统等在内的计算机控制技术的工业自动化生产中的应用，其中以集成化系统在汽车生产线当中的应用为例，对计算机控制技术做研究与论述，为其在工业自动化生产中未来的发展保驾护航。

关键词：计算机控制技术；工业自动化；生产；应用研究。

一、计算机控制技术计算机控制系统的主要目的是可以通过硬件、软件实现控制被控对象的目的。

软件作为计算机控制系统的核心，而硬件则负责搭建计算机控制系统和被控制对象之间的桥梁。

自动控制系统便是依托计算机控制技术而形成，其结构示意图如下：图一自动控制系统典型结构系统图二、自动化生产线中应用自动控制技术意义（一）相辅相成、共同发展目前，计算机控制技术朝着智能化的方向发展，应用于工业生产线可对语音、文字、图像等各种生物技术进行模拟，可促使自动化生产线从单一的流水线转变为复杂的工业系统和对象，从而朝着复杂综合的方向发展[1]。

（二）自动化生产线设备节能改造自动化生产线应用计算机控制技术，可以规避传统手工作坊造成的工作效率低下及劳动力浪费等不良现象。

计算机控制技术当中的自动机程序，可根据用户所需生产线要求更新调配计算机系统，提高生产线和计算机控制系统之间的适配率，在不进行整体改造和维修的基础上，满足客户多样化的要求。

在现代科技的带领下，计算机控制技术中技术代码不断更新迭代，应用于自动化生产线电气设备，可大幅度降低成本以及开发周期，获取更高的技术开发效率和质量，以此实现利益最大化。

除此之外，新旧计算机系统合并使用，也可节省资源降低生产成本[2]。

三、计算机控制技术在工业自动化生产中的应用分析（一）数字控制数字控制技术可控制由生产需求设计而成的数字编码。

生产需求质量转化为工业生产设备可识别代码，在数字控制技术的帮助下实现自动化生产。

前言前言自动控制理论的形成和发展经历了近半个世纪的历程。

现代数字计算机的迅速发展，为自动控制技术的应用开辟了广阔的前景。

自动控制技术的广泛应用不仅能够使生产设备或过程实现自动化，而且在人类征服大自然、探索新能源、发展空间技术和改善人民生活等方面都起着极其重要的作用。

“自动控制原理”是自动控制、自动化、电子技术、电气技术、精密仪器等专业教学中的—门重要专业基础课程。

实验作为感性认知的重要渠道构成教学环节中必不可少的一环。

上海埃威航空电子有限公司推出了爱迪克labACT自控/计控原理教学实验系统。

本公司隶属于航空工业总公司第615研究所，我们一贯以航空产品的要求来研制和生产产品，我们的口号是：“用户至上，质量第一，追求卓越，不断改进”。

爱迪克labACT自控/计控原理教学实验系统具有以下突出特点，有效地提高了实验系统的实验效果和性价比：1、采用模块式结构，可构造出各种型式和阶次的模拟环节和控制系统。

被控实验对象构建方便，含有9个放大器和一个比较器，0~999.9KΩ的直读式可变电阻和0~0.7uf的直读式可变电容。

标准实验部分只需使用短路套连接即可，直观且简化了实验操作和设备管理。

扩充环节可以灵活搭建多种不同参数的系统。

2、元器件的选用上，我们都采用了较高精度元器件。

例如放大器采用了高精度、低漂移的OP07，电阻选用0.5%精度，电容选用5%精度，使之实验结果更接近于理论值。

3、实验系统自带多种信号源，足以满足实验的要求。

有信号发生器、函数发生器、正弦波发生器，其中正弦波信号源采用幅度和频率较为稳定的ICL8038集成电路。

4、labACT自控/计控原理教学实验系统加了外接接口模块，可以容易的扩展外设接口。

（1）烤箱控制实验通道选用了铂电阻PT100作为检测传感器。

（2）电机驱动和检测通道。

（3）单回路可编程调节器通道。

（2路A/D输入、1路D/A输出、4路开关量输入、4路开关量输出）5、系统集成软件提供的虚拟示波器功能可实时、清晰的观察控制系统各项静态、动态特性．方便了对模拟控制系统特性的研究。

计算机控制技术在工业自动化生产中的应用
计算机控制技术是指通过计算机技术对工业自动化生产过程进行监控、控制和优化，以提高生产效率、降低成本，并提高产品质量和可靠性。

下面我们将重点介绍计算机控制技术在工业自动化生产中的应用。

一、生产过程监控与控制
计算机控制技术可以实时获取生产过程中的各种参数和数据，并通过算法对其进行分析和处理，从而实现对生产过程的监控和控制。

在流水线生产中，计算机控制系统可以实时监测设备的运行状态、产品的质量等，并及时采取措施调整生产参数，确保生产过程的稳定和产品质量的一致性。

二、生产调度与优化
计算机控制技术还可以实现对生产任务的调度和优化管理。

通过分析生产线的工艺流程、设备能力、人员资源等因素，计算机控制系统可以根据实际情况进行生产任务的分配和调度，使得生产过程更加合理高效。

在电子制造业中，计算机控制系统可以基于生产计划和库存情况，智能分配生产任务，优化生产调度，提高设备利用率和生产效率。

四、故障诊断与维护
计算机控制技术还可以实现对生产设备的故障诊断和维护。

通过对设备运行数据的实时监控和分析，计算机控制系统可以及时发现设备故障，并对故障进行诊断和处理，减少停机时间和维修成本。

计算机控制系统还可以对设备的维护进行智能化管理，通过预测设备的寿命和维修周期，提前安排维护计划，延长设备的使用寿命和可靠性。

自动化控制系统中的计算机控制技术自动化控制系统是现代工业和生产中不可或缺的一部分。

计算机控制技术作为自动化控制系统的核心，起着至关重要的作用。

本文将讨论自动化控制系统中的计算机控制技术的应用及其相关的重要概念和方法。

一、概述自动化控制系统是一种通过计算机技术实现对生产和工艺过程进行监控和管理的系统。

它的核心是计算机控制技术，通过对输入信号进行处理和分析，输出控制信号，实现对被控对象的控制和调节。

二、计算机控制技术的工作原理计算机控制技术主要依靠计算机的处理能力、存储能力和算法来实现对控制系统的控制。

它通过采集被控对象的输入信号，经过模数转换和数据处理，得到输出的控制信号，实现对被控对象的控制。

三、计算机控制技术的应用领域计算机控制技术广泛应用于各个领域，包括工业生产、交通运输、农业、医疗、环保等。

在工业生产中，计算机控制技术可以实现生产过程的自动化和智能化，提高生产效率和质量。

在交通运输中，计算机控制技术可以实现交通信号的智能控制和车辆调度。

在农业中，计算机控制技术可以实现农业机械的自动化操作和监测。

在医疗中，计算机控制技术可以实现医疗设备的智能控制和患者监测。

在环保中，计算机控制技术可以实现对污染源的监控和治理。

四、计算机控制技术的重要概念和方法1. 控制算法：控制算法是计算机控制技术的核心，它通过对输入信号进行分析和处理，得出对被控对象进行控制的策略和方法。

2. 反馈控制：反馈控制是一种通过对输出信号进行采集和分析，再根据与期望值的差异进行调节的控制方法。

反馈控制可以实现对系统稳定性和精度的控制。

3. PID控制：PID控制是一种常用的控制算法，它通过对误差、积分和微分信号的处理，实现对被控对象的控制。

PID控制具有简单、可靠、易调节等优点，在工业控制中得到广泛应用。

4. 模糊控制：模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，它通过对输入信号进行模糊化和模糊规则的匹配，实现对系统的控制。

模糊控制适用于那些难以建立准确数学模型的系统。

计算机控制技术实验报告一.实验目的：学会应用MATLAB这一强大的工具很有必要，我们应掌握利用MATLAB 对控制理论内容进行分析和研究的技能，已达到加深对课堂上所讲内容理解的目的。

另外我们希望通过使用这一软件，从繁琐枯燥的计算负担中解脱出来，而把更多的精力用到思考本质问题和研究解决实际生产问题上去。

二.实验要求：通过此次计算机辅助设计，学生应达到一下几点基本要求：1、能用MATLAB软件解复杂的自动控制理论题目2、能用MATLAB软件设计控制系统以满足具体的性能指标要求3、能灵活应用MATLAB的CONTROL SYSTEM工具箱和SIMULINK仿真软件，分析系统的性能。

三.前期基础知识：1、启动MATLAB在Windows操作系统下，当MATLAB运行在PC机上时，双击MATLAB 图标进入MATLAB命令窗口，或单击Windows的开始菜单，依次指向“程序”、“MATLAB”即可进入MATLAB的命令窗口，它是用户使用MATLAB进行工作的窗口，同时也是实现MATLAB各种功能的窗口。

MATLAB命令窗口除了能够直接输入命令和文本，还包括菜单命令和工具栏。

MATLAB的菜单命令构成相对简单而全面。

2、MATLAB的程序设计MATLAB的魅力在于它是一种语言，一种高效的编程语言，MATLAB软件本质上就是MATLAB语言的变成环境，M文件也就是用MATLAB语言编写的程序代码文件，它的基本数据结构是矢量和矩阵。

3、SIMULINK动态仿真集成环境MATLAB软件中的SIMULINK主要用于动态系统的仿真。

SIMULINK软件是一个应用性非常强的软件，他有以下几个突出的优点：（1）用户可以自定义自己的系统模块；（2）系统具有分层功能，这一功能可以使用户轻松组织系统，层次分明又自成系统；（3）仿真与结果分析。

模型建构完成后，就可以启动系统仿真功能来分析系统的各种特性，可以直观地显示在类似示波器的窗口。

目录第一部分使用说明书 (1)第一章系统概述 (1)第二章硬件的组成及使用 (2)第二部分实验指导书 (5)第一章控制理论实验 (5)实验一典型环节的电路模拟 (5)实验二二阶系统的瞬态响应 (11)实验三高阶系统的瞬态响应和稳定性分析 (14)实验五典型环节和系统频率特性的测量 (16)实验七典型非线性环节的静态特性 (21)实验十三采样控制系统的分析 (26)附录上位机软件使用流程 (29)第一部分使用说明书第一章系统概述“THKKL-6”型控制理论及计算机控制技术实验箱是我公司结合教学和实践的需要而进行精心设计的实验系统。

适用于高校的控制原理、计算机控制技术等课程的实验教学。

该实验箱具有实验功能全、资源丰富、使用灵活、接线可靠、操作快捷、维护简单等优点。

实验箱的硬件部分主要由直流稳压电源、低频信号发生器、阶跃信号发生器、交/直流数字电压表、电阻测量单元、示波器接口、CPU（51单片机）模块、单片机接口、步进电机单元、直流电机单元、温度控制单元、通用单元电路、电位器组等单元组成。

数据采集部分采用USB2.0接口，它可直接插在IBM-PC/AT 或与之兼容的计算机USB通讯口上，有4路单端A/D模拟量输入，转换精度为12位；2路D/A模拟量输出，转换精度为12位；上位机软件则集中了虚拟示波器、信号发生器、Bode图等多种功能于一体。

在实验设计上，控制理论既有模拟部分的实验，又有离散部分实验；既有经典控制理论实验，又有现代控制理论实验；计算机控制系统除了常规的实验外，还增加了当前工业上应用广泛、效果卓著的模糊控制、神经元控制、二次型最优控制等实验；第二章硬件的组成及使用一、直流稳压电源直流稳压电源主要用于给实验箱提供电源。

有+5V/0.5A、±15V/0.5A及+24V/2.0A四路，每路均有短路保护自恢复功能。

它们的开关分别由相关的钮子开关控制，并由相应发光二极管指示。

其中+24V主要用于温度控制单元。