计算机控制系统

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。

计算机控制系统的分类计算机控制系统就像一个大的家族，有着各种各样的成员，每个成员都有着自己独特的个性和功能呢。

咱们先来说说按控制方式来分类的计算机控制系统。

这里面有一种叫做开环控制系统，就像是射箭的时候，你拉弓射箭，箭射出去就不管了，没有任何反馈回来告诉你射得准不准。

这种系统输入量给到系统后，就直接按照预先设定的程序产生控制作用，然后就结束了，它不会管输出量到底是什么样的。

比如说，你设置了一个定时的浇花系统，到了时间就浇水，它可不管花草是不是已经被水淹了或者还干着呢，就按照设定的来。

这开环控制系统是不是有点像那种一根筋的人呢，只按照自己的想法做事，不管后果。

再看看闭环控制系统，这可就不一样喽。

它就像一个有责任心的家长，时刻关注着孩子的情况。

闭环控制系统会把输出量的信息再反馈回来，跟输入量进行比较，然后根据比较的结果来调整控制作用。

就好比你在开车的时候，你眼睛看着路（这就是在获取输出量，也就是汽车行驶的实际情况），如果发现车跑偏了，你就会调整方向盘（这就是根据反馈回来的信息进行调整），让车回到正确的道路上。

是不是很聪明的一种系统呢？这种系统在很多地方都特别有用，像工业生产中的温度控制，如果温度偏离了设定值，系统就能根据反馈回来的温度信息调整加热或者制冷设备，让温度保持在合适的范围。

按照系统功能来分的话，又有操作指导控制系统。

这就像是你做饭的时候旁边有个很有经验的厨师在给你指导，他告诉你什么时候该放盐，什么时候该翻炒，但是他不动手，你得按照他的指导自己去做。

在工业上呢，操作指导控制系统会给操作人员提供操作的指导信息，操作人员根据这些信息去操作设备。

不过这也有点麻烦，就像你做饭的时候，虽然有人指导，但你要是手脚不利索，还是容易把菜炒糊。

还有直接数字控制系统，这个系统就像一个超级计算器，它直接对生产过程中的各种参数进行测量和控制。

它可以很快地计算出控制量，然后直接作用于被控对象。

比如说在自动化流水生产线上，它可以精确地控制每个环节的速度、压力等参数，就像一个严格的指挥官，让每个士兵（生产环节）都按照它的命令精确地执行任务。

1.简述计算机控制系统的一般控制过程。

答：(1) 数据采集及处理，即对被控对象的被控参数进行实时检测，并输给计算机进行处理。

(2) 实时控制，即按已设计的控制规律计算出控制量，实时向执行器发出控制信号。

2.计算机控制系统的典型形式:(1)操作指导控制系统。

优点：结构简单，控制灵活和安全，缺点是由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。

（2）直接数字控制系统（DDC ），实时性好，可靠性高和适应性强。

（3）监督控制系统（SSC ），是生产过程始终处于最优工况。

（4）分型控制系统（DCS ），分散控制，集中操作，分级管理。

（5）现场总线控制系统（FCS ），降低成本，提高可靠性，可实现真正的开放式互连系统结构。

3. 根据采样过程的特点，可以将采样分为哪几种类型？简述采样定理的基本内容。

答(1) 周期采样 (2) 同步采样(3) 非同步采样 (4) 多速采样 (5) 随机采样采样定理: 如果连续信号)(t f 具有有限频谱，其最高频率为max ω, 则对)(t f 进行周期采样且采样角频率s m ax 2ωω≥时，连续信号)(t f 可以由采样信号)(*t f 唯一确定，亦即可以从)(*t f 无失真地恢复)(t f 。

4.采用周期的选择 （1）按系统的闭环频带选取（2）按系统的开环传递函数选取 （3）按系统开怀阶跃响应的上升时间选取（4）根据生产过程控制的经验选取5.何为最少拍设计？答：最少拍设计，是指系统在典型输入信号(如阶跃信号，速度信号，加速度信号等)作用下，经过最少拍(有限拍)，使系统输出的稳态误差为零。

不足之处：只针对某种典型输入进行设计，当输入形式改变时，系统性能变坏，输出响应不一定理想6. 试凑法确定PID 调节参数其中在实践中总结出如下规律◆ Kp 增大,系统响应加快,静差减小,但过大的比例系数回使系统有较大的超调，并产生振荡，系统稳定行变坏;Ti 增大,系统超调减小,振荡减弱,但系统静差的消除也随之减慢; Td 增大,调节时间减小,快速性增强 ,但系统对扰动的抑制能力减弱。

计算机控制系统的组成及其工作原理计算机控制系统，这个听起来很高大上的名字，其实就像是我们家里的管家。

它负责帮我们管理各种设备，让我们的生活更加便利。

那么，计算机控制系统到底是怎么工作的呢？别着急，我今天就给大家揭开它的神秘面纱。

我们要了解计算机控制系统的基本组成部分。

它主要由输入设备、输出设备、中央处理器(CPU)、存储器和通信设备五大部分组成。

这五大部分就像是一个家庭的五个成员，各有各的职责，共同协作，完成家庭的各种任务。

输入设备，就像是我们的耳朵，负责接收外部的信息。

比如说，我们要让电视机播放某个节目，就需要用遥控器点击相应的按钮，这些按钮就会通过输入设备传递给中央处理器。

输出设备，就像是我们的嘴巴，负责发出声音或者光线。

比如说，我们要看电视的时候，就需要打开电视机，这时候电视机就是输出设备的一个例子。

中央处理器(CPU),就像是我们家的大脑，负责处理各种信息。

当我们用遥控器点击按钮时，CPU会接收到这个信息，然后根据预先设定的程序，指挥其他部分完成相应的操作。

存储器，就像是我们家的仓库，负责存储各种数据和程序。

当我们需要看某个节目时，CPU会从存储器中找到相关的数据和程序，然后执行它们。

通信设备，就像是我们家的电话，负责与其他设备进行沟通。

比如说，当我们想让空调调到合适的温度时，就需要通过通信设备告诉空调主人的需求。

接下来，我们来看计算机控制系统的工作原理。

当输入设备接收到外部信息后，会将这些信息传递给中央处理器。

中央处理器会根据预先设定的程序，指挥其他部分完成相应的操作。

比如说，当我们用遥控器点击“播放电视剧”按钮时，CPU会从存储器中找到相关的数据和程序，然后通过输出设备发出指令，让电视机开始播放电视剧。

在整个过程中，计算机控制系统会不断地与其他设备进行通信，以便及时了解外部环境的变化。

比如说，当我们离开家时，可以通过手机远程控制空调的开关，这样就可以节省能源了。

计算机控制系统就像是我们家的管家，它负责帮我们管理各种设备，让我们的生活更加便利。

《计算机控制系统》作业参考答案作业一第一章1.1什么是计算机控制系统？画出典型计算机控制系统的方框图。

答：计算机控制系统又称数字控制系统,是指计算机参与控制的自动控制系统,既:用算机代替模拟控制装置,对被控对象进行调节和控制. 控制系统中的计算机是由硬件和软件两部分组成的.硬件部分: 计算机控制系统的硬件主要是由主机、外部设备、过程输入输出设备组成; 软件部分: 软件是各种程序的统称，通常分为系统软件和应用软件。

图1.3-2 典型的数字控制系统1.2.计算机控制系统有哪几种典型的类型？各有什么特点。

答：计算机控制系统系统一般可分为四种类型：①数据处理、操作指导控制系统；计算机对被控对象不起直接控制作用,计算机对传感器产生的参数巡回检测、处理、分析、记录和越限报警，由此可以预报控制对象的运行趋势。

②直接数字控制系统；一台计算机可以代替多台模拟调节器的功能，除了能实现PID调节规律外, 还能实现多回路串级控制、前馈控制、纯滞后补偿控制、多变量解藕控制，以及自适应、自学习,最优控制等复杂的控制。

③监督计算机控制系统；它是由两级计算机控制系统：第一级DDC计算机, 完成直接数字控制功能；第二级SCC计算机根据生产过程提供的数据和数学模型进行必要的运算，给DDC计算机提供最佳给定值和最优控制量等。

④分布式计算机控制系统。

以微处理机为核心的基本控制单元，经高速数据通道与上一级监督计算机和CRT操作站相连。

1.3.计算机控制系统与连续控制系统主要区别是什么？计算机控制系统有哪些优点？答：计算机控制系统与连续控制系统主要区别：计算机控制系统又称数字控制系统,是指计算机参与控制的自动控制系统,既:用计算机代替模拟控制装置,对被控对象进行调节和控制。

与采用模拟调节器组成的控制系统相比较，计算机控制系统具有以下的优点：(1)控制规律灵活，可以在线修改。

(2)可以实现复杂的控制规律，提高系统的性能指标.(3)抗干扰能力强，稳定性好。

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。