第3章 计算机控制基础理论
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1第1章 计算机控制系统概述众所周知,计算机具有信息存储记忆、逻辑判断推理和快速数值计算功能,是一种强大的信息处理工具,其应用已经渗透到人类活动的各个领域,强有力地推动着技术与科学的全面进步。
随着计算机技术的迅猛发展,计算机在工程控制中的应用也越来越广泛。
如今计算机控制已广泛应用于各行各业技术工程和各类工业生产制造过程的控制中。
人们在计算机控制推广应用的技术实践中不断总结、创新,促进了计算机控制系统的分析设计理论和方法以及工程实现技术的不断发展和完善,已使计算机控制成为以控制理论和计算机技术为基础的一门新的工程科学技术,成了从事自动化技术工作的科技人员必须掌握的一门专业知识。
本书将侧重系统讲述有关计算机控制系统分析及设计的基本理论和方法,以及一些较为实用的计算机先进控制算法,并简要概述计算机控制系统工程实现技术。
本章概述计算机控制系统的组成、类型、特点以及计算机控制的发展概况及趋势。
1.1 计算机控制系统的组成1.1.1 计算机反馈控制系统计算机控制系统简单地说,就是由计算机和自动化仪表装置与被控对象连接而成的具有各种自动化功能的技术工程系统。
其中计算机反馈控制系统典型结构如图 1.1所示。
系统中由被控对象、测量仪表和执行装置构成的广义被控对象绝大多数都是连续系统,其输入和输出信号均为连续的模拟信号,而计算机则是一个数字信号处理系统,进、出计算机的信号和计算机运算处理的信号均为数字信号,因此,广义被控对象和计算机之间,必须采用模/数转换器(A/D )和数/模转换器(D/A )来实现模拟信号与数字信号之间的相互转换,从而使得被控对象与计算机之间的信号传递形成闭合回路,构成反馈系统。
系统中计算机的作用相当于传统模拟控制系统中的控制器,计算机按照时间很短的重复周期(即采样周期)不断地由A/D转换器获得被控量的数字测量信号)(kym 和数字参考输入信号)(kr,并按照预定的反馈控制律(亦即控制算法)计算出数字控制信号)(ku,再通过D/A转换器转换成模拟控制信号)(tu驱动执行装置,从而实现对被控对象的反馈控制。
计算机控制技术知识点总结前4章计算机控制技术知识点总结前4章第一章:计算机控制基础知识计算机控制技术是一门研究如何将计算机应用于系统控制的学科。
在计算机控制技术的学习过程中,首先需要了解计算机控制的基础知识。
计算机控制系统由硬件和软件两部分组成。
硬件包括输入设备、输出设备、中央处理器、存储器以及总线等组成。
软件主要分为系统软件和应用软件两部分。
系统软件包括操作系统和通信软件等,应用软件包括各种具体的控制算法和控制策略等。
计算机控制系统的设计流程通常包括需求分析、系统设计、硬件设计、软件设计和系统测试等步骤。
需求分析是对系统的功能需求和性能需求进行分析和确定。
系统设计是根据需求分析的结果,确定系统的总体结构和模块划分等。
硬件设计是根据系统的需求和设计要求,选择适当的硬件设备,进行电路设计和硬件平台的搭建等。
软件设计则涉及编写控制算法和策略,进行软件的开发和测试等。
系统测试是对整个系统进行功能和性能的测试和验证。
在计算机控制技术中,还需要了解一些基本的控制理论,如PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
PID控制是一种广泛应用的控制方法。
它通过对误差、误差的变化率和误差的积分进行加权组合,得到输出信号,控制被控对象达到期望值。
PID控制器具有稳定性好、调节性能好和鲁棒性强等优点。
模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法。
它通过定义模糊规则和模糊集合,将模糊推理应用于控制系统中。
模糊控制具有对非线性和复杂系统的适应能力强的优点。
神经网络控制是一种基于神经网络的控制方法。
它通过训练神经网络,使之具有学习和适应能力,从而实现对被控对象的控制。
神经网络控制具有对非线性系统和时变系统的建模能力强的优点。
第二章:传感器与执行器传感器是计算机控制系统中常用的输入设备,用于采集环境和系统状态信息。
常见的传感器有光敏电阻、温度传感器、压力传感器等。
传感器的选择需要根据被控对象的特性和实际应用需求进行合理选择。
执行器是计算机控制系统中常用的输出设备,用于根据控制信号实现对被控对象的控制动作。