计算机控制

计算机控制系统组成：被控对象、执行机构、测量装置、指令给定装置计算机系统主要部件：A/D变换器、D/A变换器、数字计算机计算延迟：计算机控制系统中由于信号的采集，输出信号的保持，以及计算机处理信息的延迟作用产生的输入与输出信号之间的延迟。

计算机控制系统的控制过程：1实时数据采集即对被控量及指令信号的瞬时值进行检测和输入2实时决策即按给定的算法，依采集的信息进行控制行为的决策，生成控制指令3实时控制即根据决策实时地向被控对象发出控制信号计算机控制系统优点：1. 运算速度快、精度高、具有极丰富的逻辑判断功能和大容量的存储能力，容易实现复杂的控制规律，极大地提高系统性能。

2. 功能/价格的性价比高。

3. 控制算法灵活，由软件程序实现，因此适应性强，灵活性高。

4. 可使用各种数字部件，从而提高系统测量灵敏度并可利用数字通信来传输信息。

5. 使控制与管理更易结合，并实现层次更高的自动化。

6. 实现自动检测和故障诊断较为方便，故提高了系统的可靠性和容错及维修能力。

缺点与不足：抗干扰能力较低。

计算机实际工程设计的设计方法：1.连续域设计-离散化方法。

将计算机控制系统看成是连续系统，在连续域上设计得到连续控制器。

由于它要在数字计算机上实现，因此，采用不同方法将其数字化(离散化)。

2.直接数字域(离散域)设计。

把系统看成是纯离散信号系统，直接在离散域进行设计，得到数字控制器，并在计算机里实现。

控制系统中信号分类从时间上区分：连续时间信号__在任何时刻都可取值的信号；离散时间信号__仅在离散断续时刻出现的信号。

从幅值上区分模拟信号__信号幅值可取任意值的信号。

离散信号__信号幅值具有最小分层单位的模拟量。

数字信号__信号幅值用一定位数的二进制编码形式表示的信号。

保持采样间隔内信号不变的装置为零阶保持器zoh。

特点：1.幅频为非理想的滤波器2.相频存在滞后，与采样周期有关周期采样和随机采样的区别：周期采样过程中采样周期不变，而随机采样过程中采样周期发生变化，且采样间隔物规律。

计算机控制器（一）计算机控制器的定义与功能计算机控制器（Computer Controller）是计算机系统中的一个硬件部件，它负责对整个计算机系统中的各种硬件设备进行控制与协调，使得整个系统能够正常地运作。

计算机控制器主要由控制器芯片、接口电路和外设设备组成，其中控制器芯片是计算机控制器的核心部件，它能够直接控制计算机系统中的各种设备。

计算机控制器的主要功能是接收来自计算机系统中各种硬件设备的控制命令和数据，通过控制器芯片和外部连接的接口电路将这些控制命令和数据进行处理和传输，最终使得各个硬件设备能够按照指定的方式和时间进行运作。

通过计算机控制器的运作，用户可以有效地控制整个计算机系统中的各种硬件设备，实现各种不同的功能和任务，提高计算机系统的效率和性能。

除了上述的基本功能之外，计算机控制器还具有一些特殊功能，下面我们来具体介绍一下。

（二）计算机控制器的特殊功能1.数据缓冲计算机控制器主要通过控制器芯片和接口电路来管理整个计算机系统中的硬件设备，其中控制器芯片具有数据缓冲区的功能，可以保存来自各个硬件设备的控制命令和数据，以便于按照特定的时间和方式进行处理和传输。

数据缓冲能够有效地减少计算机系统中各种硬件设备之间的通讯时间，提高整个系统的效率和性能。

2.流控功能流控功能是计算机控制器的另一个特殊功能，它主要用于控制接口电路和计算机系统中的各个硬件设备之间的数据流量，以保证数据的流动速度和稳定性。

通过流控功能，计算机控制器能够检测和控制数据的传输速度和方向，并及时调整数据的传输模式和方式，以保证数据传输的正确性和快速性。

3.数据翻译数据翻译是计算机控制器的另一个重要功能，它主要用于将计算机系统中的各种硬件设备之间的不同数据格式进行转化和翻译，保证它们之间的互相兼容性和互通性。

通过数据翻译功能，计算机控制器能够将不同硬件设备之间的数据进行有效地转化和翻译，使得它们之间能够有效地交流和传输，提高整个计算机系统的效率和性能。

计算机控制系统设计的基本内容
计算机控制系统设计主要包括以下基本内容:
1. 控制理论基础知识：计算机控制系统的设计需要运用控制理论的基础知识，如传递函数、稳定性分析、动态响应分析等。

2. 计算机控制系统的硬件设计：包括控制器、传感器、执行器等硬件设备的设计和选型，需要考虑硬件设备的可靠性、性能、成本和可维护性等因素。

3. 计算机控制系统的软件设计：包括控制系统的算法设计、软件界面设计、数据采集和处理等，需要运用计算机编程语言和软件设计工具进行开发。

4. 计算机控制系统的调试和测试：设计完成后，需要进行系统调试和测试，以确保系统的稳定性、可靠性和性能指标符合要求。

5. 计算机控制系统的应用和优化：在实际应用场景中，需要对计算机控制系统进行优化和调整，以提高控制性能和效率。

以上是计算机控制系统设计的主要基本内容，不同的应用场景和控制需求可能需要针对具体情况进行定制化设计。

计算机控制系统计算机控制系统（PLC、DCS）基本原理 2 1P1．当可编程序控制器用一个中心单元不能满足所要求的控制任务时，就要对系统进行扩展。

通讯接口就是用于连接中心单元与扩展单元、扩展单元与扩展单元的模板。

(×)正确答案：当可编程序控制器用一个中心单元不能满足所要求的控制任务时，就要对系统进行扩展。

扩展接口就是用于连接中心单元与扩展单元、扩展单元与扩展单元的模板。

P2．PLC经过自诊断、与编程器等的通信、输人采样、用户程序执行、输出刷新这五个阶段的工作过程，称为一个扫描周期。

(√) P3．集散控制系统的基本特点是彻底分散控制，集中管理。

(×)正确答案：集散控制系统的基本特点是相对分散控制，集中管理。

X1．集散控制系统是利用微型计算机技术对生产过程进行(A)。

A．分散控制B．计算机控制C．分布式控制D．程序控制X2．CENTUMCS 3000R3系统中，(C)是具有工程组态功能的PC机，如可以进行系统组态或在线维护。

A．现场控制站FCS B．人机接口站HISC．工程师站ENG D．实时控制总线Vnet卡件知识4 1P1．SUPCON JX-300XP DCS的主控卡、数据转发卡既可冗余工作，也可单卡工作。

(√)X1．SUPCON JX-300XP DCS数据转发卡的p地址范围是(C)。

A．2-31B．0-31C．0-15 D．1-29X2．在DCS系统供电中，卡件的本身的工作电压是(A)。

A．+5伏B．+24伏C．+25．5伏D．+12VX3．JX-300XP DCS信息管理网和过程控制网中，通讯最大距离是(C)。

A．l km B．5km C．10km D．15 kmX4．在进行报表制作时，每张报表最多只能对(B)事件进行定义。

A．32个B．64个C．128个D．256个信号报警联锁系统逻辑控制知识8 4P1．在配有信号联锁系统的工艺生产过程，当某些工艺变量(如压力、温度、流量、液位等)出现偏差或生产过程不稳定或仪表发生故障等情况时，以灯光和声响引起操作者的注意，或自动停车或自动操纵事故阀门，使生产过程自动处于安全状态，这是确保产品质量及设备和人身安全所必需的。

计算机控制重点第一章计算机控制系统概念1.1计算机控制系统特征和组成1. 计算机控制系统有哪些特征？（1）结构特征（2）信号特征（3）控制方法特征（4）功能特征2. 计算机控制系统由哪几部分组成？说明各部分的主要功能，并画出系统的硬件组成框图。

1．主机：主要进行数据采集、数据处理、逻辑判断、控制量计算、报警处理等，通过接口电路向系统发出各种控制命令，指挥全系统2.I/O接口：I/O接口与I/O通道是主机与外部连接的桥梁3.通用外部设备：用来显示、打印、存储和传送数据4.检测元件与执行机构:传感器的功能是将被检测的非电学量参数转变为电学量；变送器的功能是将传感器得到的电信号转换成适合于计算机接口使用的电信号5. 操作台：人-机对话的纽带1.2 计算机控制系统的分类1.计算机控制系统按功能分类有几种？2.说明DDC与SCC的系统的工作原理、特点，他们之间有何区别和联系？并画出DDC、SCC 的原理图。

直接数字控制（DDC）：原理：计算机通过输入通道对一个或多个物理量进行巡回检测，并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：参加闭环控制过程，不仅能完全取代模拟调节器，实现多回路的PID调节，而且不需要改变硬件，只需通过改变程序就能实现多种较复杂的控制规律监督计算机控制（SCC）：原理：计算机根据工艺参数和过程参量检测值，按照所涉及的控制算法进行计算，计算出最佳设定值直接传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特点：不仅可进行复杂控制规律的控制，而且其工作可靠性较高，当SCC出现故障时，下级仍可继续执行控制任务区别和联系：SCC系统有两种类型，一种SCC加上模拟控制器，另一种SCC加上DDC的控制系统SCC+模拟调节器SCC+DDC监督计算器控制系统第二章工业控制计算机组成2.1 IPC工控机1.什么是工业控制计算机？工业控制机的特点有哪些？工业控制计算机业称为工业计算机，简称工控机。

计算机控制课程总结1. 课程简介计算机控制课程是计算机科学与技术专业的一门重要课程，旨在培养学生计算机控制方面的基本理论和实际操作能力。

本文将对本学期所学的计算机控制课程进行总结，包括课程内容、学习收获以及未来应用等方面进行讨论。

2. 课程内容本门课程主要包括以下几个方面的内容：2.1 计算机控制基础在开始学习计算机控制之前，我们首先对计算机控制的基础知识进行了学习。

这部分内容包括计算机控制的定义、发展历程、基本概念和术语等。

我们了解了计算机控制的基本原理和方法，为后续的学习打下了坚实的基础。

2.2 控制系统的建模与仿真控制系统的建模与仿真是掌握计算机控制的关键环节。

在这部分内容中，我们学习了控制系统的数学模型建立方法，如传递函数法、状态空间法等。

同时，我们使用MATLAB等仿真工具进行了实际操作，通过仿真实验加深了对控制系统模型的理解和掌握。

2.3 PID控制器设计与调试PID控制是现代控制领域中最常用的控制方法之一。

在这部分内容中，我们学习了PID控制器的基本原理和设计方法，包括参数整定、频域设计和时域设计等。

通过实际案例的分析和调试，我们更加深入地理解了PID控制器的应用和优化技巧。

2.4 控制系统的稳定性分析控制系统的稳定性是一个重要的性能指标。

在这部分内容中，我们学习了控制系统的稳定性分析方法，包括根轨迹法、频域法和Lyapunov稳定性定理等。

通过对控制系统稳定性的理论推导和实例分析，我们能够准确评估和改进控制系统的稳定性。

2.5 现代控制理论与应用现代控制理论是控制领域的前沿研究方向，对于提高控制系统的性能具有重要意义。

在这部分内容中，我们了解了现代控制理论中的几个重要概念，如鲁棒性、自适应控制和优化控制等。

我们还学习了一些现代控制方法的应用案例，如神经网络控制和遗传算法优化控制等。

3. 学习收获通过本门课程的学习，我获得了以下几个方面的收获：首先，我对计算机控制的基本原理和方法有了更深入的理解。

计算机控制习题及答案计算机控制习题及答案计算机控制是计算机科学中的一个重要领域，它涉及到计算机系统的硬件和软件之间的相互作用，以及人与计算机之间的交互。

对于学习计算机控制的学生来说，习题是非常重要的一部分，它可以帮助他们巩固所学的知识，提高解决问题的能力。

本文将介绍一些常见的计算机控制习题，并给出相应的答案。

1. 什么是计算机控制？计算机控制是指通过编程和软件设计，控制计算机系统的硬件和软件之间的相互作用。

它涉及到输入、处理和输出三个主要步骤，以及各种控制结构和算法的应用。

2. 什么是控制结构？控制结构是一种编程语言中用于控制程序执行流程的语句或指令。

常见的控制结构包括顺序结构、选择结构和循环结构。

顺序结构按照代码的顺序依次执行，选择结构根据条件判断选择不同的执行路径，循环结构根据条件重复执行一段代码。

3. 什么是条件语句？条件语句是一种选择结构，根据条件的真假来选择不同的执行路径。

在大多数编程语言中，条件语句通常使用if-else语句或switch语句来实现。

if-else语句根据条件的真假选择执行不同的代码块，switch语句根据条件的值选择执行不同的分支。

4. 什么是循环语句？循环语句是一种重复执行一段代码的结构。

在计算机控制中，循环语句通常使用for循环、while循环或do-while循环来实现。

for循环在执行前先判断条件，然后执行一段代码，再更新条件，直到条件不满足为止。

while循环和do-while 循环也是根据条件判断是否继续执行一段代码，但它们的判断条件在循环体内部。

5. 什么是函数？函数是一段封装了一系列操作的代码块，它可以接受参数并返回结果。

函数可以重复使用，提高代码的复用性和可维护性。

在计算机控制中，函数通常用于封装一些常用的操作，以便在程序中多次调用。

6. 什么是递归？递归是一种函数调用自身的技术。

在计算机控制中，递归通常用于解决可以分解为相同问题的子问题的问题。

递归函数必须有一个结束条件，否则会导致无限递归。

第一讲1、什么是计算机数字控制系统？一般由哪几部分组成？请用框图形式给出实例，并简单说明其工作原理。

计算机控制系统就是利用计算机（通常称为工业控制机）来实现生产过程自动控制的系统；一般由计算机和生产过程两部分组成；计算机控制系统由工业控制计算机主体（包括硬件、软件与网格结构）和生产过程两大部分组长。

其中硬件系统有主机、输入输出通道、外部设备、检测与执行机构组成；三个步骤原理：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分析和处理，并按已定的控制规律，决定将要采取的控制行为。

③实时控制输出：根据控制决策，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、离线方式的含义是什么？实时：指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制也就失去了意义。

在线方式：在线方式亦称为联机方式，是指生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称为。

离线方式：离线方式亦称为脱机方式，是指生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人进行联系并做相应操作的方式。

3、简述计算机数字控制系统的发展趋势。

计算机数值控制系统的发展趋势有控制系统的网络化、扁平化、只能化、综合化。

第二讲1、简述计算机控制系统中过程通道的基本类型及其作用。

数字量输入通道：接受外部装置或产生过程的状态信号，同时将状态信号经转换、保护、滤波、隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑信号；数字量输出通道：把计算机输出的微弱数字信号转换成能对生产过程进行控制的数字驱动信号；模拟量输入通道：把被控对象的过程参数如温度、压力、流量、液位重量等模拟信号转换成计算机可以接收的数字量信号；模拟量输出通道：把计算机处理后的数字量信号转换成模拟量电压或电流信号，去驱动相应的执行器，从而达到控制的目的。

2、简述计算机控制系统抗干扰技术的基本措施。

计算机控制系统分类计算机控制系统是指利用计算机技术实现对各种机械、电子、化工、冶金、建筑等各类工程和生产过程的自动化控制。

按照不同的分类方式，计算机控制系统可以分为以下几类。

一、按照控制方式分类1.开环控制系统开环控制系统是指输出信号不受控制量反馈影响的控制系统。

开环控制系统只能实现对被控对象的初步控制，无法对系统的稳定性、精确性和鲁棒性进行控制。

例如，家庭电器中的电熨斗就是一种开环控制系统。

2.闭环控制系统闭环控制系统是指输出信号受到控制量反馈影响的控制系统。

闭环控制系统通过反馈控制的方式，不断调整控制量，使被控对象的输出信号与期望值保持一致。

闭环控制系统具有较高的稳定性、精确性和鲁棒性。

例如，智能手机中的自动亮度调节功能就是一种闭环控制系统。

3.开闭环控制系统开闭环控制系统是指同时采用开环控制和闭环控制的控制系统。

开闭环控制系统既可以实现初步控制，又可以通过反馈控制的方式对系统进行调整，使系统的稳定性和精确性得到提高。

例如，汽车发动机控制系统就是一种开闭环控制系统。

二、按照控制对象分类1.单变量控制系统单变量控制系统是指只控制一个变量的控制系统。

例如，室内温度控制系统就是一种单变量控制系统，它只控制室内温度的变化。

2.多变量控制系统多变量控制系统是指同时控制多个变量的控制系统。

例如，化工生产过程中的温度、压力、流量等多个变量都需要进行控制，这就需要采用多变量控制系统。

三、按照控制策略分类1.比例控制系统比例控制系统是指根据被控对象的反馈信号，按照一定比例进行控制的控制系统。

比例控制系统简单、易于实现，但对于非线性系统和时变系统的控制效果较差。

2.积分控制系统积分控制系统是指根据被控对象的反馈信号，对控制量进行积分控制的控制系统。

积分控制系统能够消除系统的稳态误差，但对于系统的动态响应速度和抗干扰能力较弱。

3.微分控制系统微分控制系统是指根据被控对象的反馈信号，对控制量进行微分控制的控制系统。

计算机控制系统的控制算法计算机控制系统是指利用电脑进行自动控制的系统。

其中，控制算法是控制系统的核心部分。

控制算法通过对输入值进行处理，控制输出值，从而完成对被控制对象的控制。

本文将从控制算法的分类以及常用算法的特点和应用方面探讨计算机控制系统的控制算法。

控制算法的分类控制算法可分为开环控制和闭环控制两大类，其中闭环控制又可分为模型控制和自适应控制。

开环控制是通过对被控制对象的输出进行改变，使其达到期望值的方法。

其控制过程中没有反馈机制，容易受到被控制对象参数和环境的影响，控制精度较低。

通常适用于要求控制精度不高的场合，如电风扇的控制等。

闭环控制是指控制器需要通过反馈的方式对输出进行修正，以实现闭环控制的目的。

闭环控制可分为模型控制和自适应控制两类。

模型控制是利用被控制对象的数学模型进行控制的方法。

模型控制对被控制对象的动态特性和外部干扰具有一定的影响，精度相对较高。

通常适用于需要较高控制精度的场合，如工业生产中的控制。

自适应控制是通过对被控制对象的监测和评估，实时调整控制器参数，以适应系统变化的方法。

自适应控制能自动适应系统不确定性和非线性因素，能够应对变化较快的系统，具有较好的灵活性和稳定性。

通常适用于需要适应环境变化的场合，如无人驾驶汽车等。

常用的控制算法PID控制是目前最常用的控制算法之一。

其由三部分组成：比例控制、积分控制和微分控制。

PID控制适用范围广泛，控制精度高，容易实现。

其应用场合包括：温度控制、流量控制等领域。

Fuzzy控制是一种模糊逻辑控制算法，适用于对非线性、模糊等特殊对象的控制。

其能够自动适应环境变化，对控制对象的动态特性有很好的适应性。

其应用场合包括：空调、电机、灯光等领域。

神经网络控制是一种基于人工神经网络进行控制的算法，具有很强的学习和适应能力。

其应用范围广泛，包括：模型预测控制、自适应控制等领域。

总体上来讲，不同的控制算法各有其特点和适用范围。

在实际生产或工程中，应基于实际情况选择最合适的控制算法。

计算机控制系统的课程总结
经过一学期的学习，计算机控制系统这门课程为我们打开了计算机控
制和自动化领域的大门。

在课程中，我们学习了许多有关控制系统的基本
概念、控制方法及其应用，为今后的研究和应用提供了坚实的基础。

本课程主要分为三部分：控制系统基础、控制系统的设计及应用实例。

在控制系统基础部分，我们学习了控制系统的基本概念和分类、信号
传输与转换、闭环控制原理等。

其中，闭环控制原理是控制系统的核心，
在课程中我们深入探讨了闭环控制的基本原理、调节方法和稳态响应等内容，掌握了一些基本的数学方法和技巧。

在控制系统的设计部分，我们学习了控制系统的理论设计和仿真计算
方法，着重介绍了PID控制器的设计原理和方法，并通过仿真实验加深了
对控制系统的理论知识掌握。

随后，我们学习了逆向控制设计方法和先进
控制技术，如神经网络控制、多变量控制、自适应控制等，它们可以有效
地解决复杂系统的高频率振荡和不确定性等问题。

在应用实例部分，我们主要学习了机器人控制和自动化生产线的控制，例如，我们学习了视觉传感器、力传感器、红外传感器等用于机器人动态
定位和路径规划的传感器应用，以及自动化生产线上的数据采集、控制和
监控等。

同时，还介绍了控制系统在其他领域如冶金、电力、化工、交通
因素等的应用，使我们了解到计算机控制系统在现代工业中的广泛应用。

总的来说，本课程在学科涵盖面、理论深度和实践应用都较为全面，
这门课程为我们打开了计算机控制和自动化领域的大门，让我们更深入地
了解控制系统的基本理论和实际应用，并为今后更深入地研究及应用打下
了坚实的基础。

计算机控制的应用领域计算机技术的广泛应用已经渗透到了各个领域，其在现代科技发展中起着举足轻重的作用。

本文将从工业控制、交通运输、医疗保健、农业以及教育等方面，探讨计算机控制在各个应用领域的具体作用与优势。

工业控制方面，计算机控制系统的应用是提高生产效率和产品质量的重要手段之一。

通过计算机控制，可以实现生产过程的自动化和智能化。

例如，通过传感器采集的数据可以被计算机实时分析，从而实现对生产设备的远程监控和控制。

此外，计算机控制系统还可以通过编程，实现生产工艺的调整和优化，大大提高了工业生产的灵活性和效率。

在交通运输领域，计算机控制技术的广泛应用使得交通更为便捷、高效和安全。

交通信号灯的智能控制系统可以通过计算机实时调整交通信号的时间和灯光，从而减少交通拥堵和事故的发生。

计算机控制的智能导航系统可以通过GPS定位和地图数据，为驾驶员提供最优的行驶路线和交通状况提示，使得驾车更为便利和安全。

医疗保健方面，计算机控制技术的应用大大提高了医疗机构的服务质量和效率。

计算机控制的医疗设备可以帮助医生对患者进行精确诊断和治疗。

例如，在手术中，计算机控制的机器人系统可以完成微创手术，提高手术的安全性和精确度。

在电子病历管理方面，计算机控制的系统可以实现病历的电子化存储和管理，方便医生和病人进行信息的查阅和交流。

农业方面，计算机控制技术的应用使得农业生产更为智能化和高效化。

通过计算机控制的温室控制系统，可以实时监测和控制温室的温度、湿度和光照等参数，为植物的生长提供最适宜的环境条件。

农业机械化方面，计算机控制的农机系统可以实现对农机的智能化操作和远程控制，提高农机的作业效率和减少对土地的损害。

在教育领域，计算机控制技术为教学和学习方式提供了全新的可能。

通过计算机控制的多媒体教学系统，教师可以利用图像、音频和视频等多媒体技术，更加生动和直观地向学生传授知识。

在线学习平台的智能化系统可以根据学生的学习情况和特点，为其提供个性化的学习资源和学习建议，提高学习效果和学习兴趣。