计算机控制技术与及系统
《计算机控制技术》课件
contents
目录
• 计算机控制技术概述 • 计算机控制系统组成 • 计算机控制系统的基本原理 • 计算机控制系统的设计方法 • 计算机控制系统的实现技术 • 计算机控制系统的应用实例
01
计算机控制技术概述
定义与特点
总结词
计算机控制技术的定义和特点
详细描述
计算机控制技术是指利用计算机对工业生产过程进行自动控制的技术。它具有 高精度、高效率、高可靠性的特点，能够实现生产过程的自动化、智能化和信 息化。
动控制。
监控软件
用于实时监控系统的运行状态 ，显示各种参数和数据，以及
进行故障诊断和报警等。
数据库软件
用于存储和管理各种数据，如 历史数据、实时数据等。
操作系统
提供计算机控制系统的运行环 境和基础服务。
人机接口
01
02
03
界面设计
设计易于操作的人机界面 ，包括图形界面和文本界 面等。
交互方式
提供多种交互方式，如鼠 标操作、键盘输入等，方 便用户进行操作和控制。
常见的开环控制系统有步进电机 控制系统、温度控制系统等。
闭环控制系统
闭环控制系统是一种包含反馈环节的控制系统，通过检测系统输出结果，将检测结 果反馈给输入端，与输入信号进行比较，根据比较结果调整输入信号。
闭环控制系统的优点是能够实时调整系统输出，提高控制精度和稳定性，但结构相 对复杂。
常见的闭环控制系统有伺服电机控制系统、数控机床控制系统等。
自适应控制
通过调整控制器参数，使系统能够自动适应环境变化和不确定性， 保持最优性能。
鲁棒控制
设计具有鲁棒性的控制系统，使系统在存在不确定性和干扰的情况 下仍能保持稳定和良好的性能。
《计算机控制技术》计算机控制系统的设计与实现
在以上硬件设计的每一个阶段，都应该遵循边设计，边调试， 边修改的原则，包括元器件测试、电路模块调试、子系统调试等。 这样，问题发现得越早，对整个控制系统的设计、研制的影响就越 小，付出的代价也越小。
（3）来自控制系统内部的干扰 主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，
如逻辑电路相互辐射、模拟地与逻辑地的相互影响及元器件 间的相互不匹配使用等。这都属于控制设备制造厂家对系统 内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，作为应用部门无 法避免，可不必过多考虑，但要选择具有较多应用实绩或经 过考验的系统。
经过上述系统仿真调试，并取得满意控制性能的计算机控 制系统运到现场就可以进行现场安装调试了。现场调试是实际 生产过程对计算机控制系统性能的全面检查与性能评估，与实 验室的半实物调试相比，需要特别注意系统的安全性与抗干扰 等问题。在通过现场安装调试后，就可以投入实际生产过程进 行试运行。在试运行过程中，往往会出现许多错综复杂、时隐 时现的现象，暴露设计缺陷，这时设计者应当认真分析问题根 源，寻求解决方法。同时，系统的可靠性与稳定性也应当长期 考验，针对现场特殊的工作环境，采取行之有效的措施，在经 过一段时间的试运行并取得满意的性能评价之后，整个控制系 统就可以正式投入到实际运行中了。
8.2.4 系统的调试与运行 在硬件、软件的设计过程中，一般已经进行了分模块调试。在系
统投入现场运行之前，还需要在实验室进行硬件、软件的联合调试与 系统的仿真调试。软、硬件联调是整个调试的基础，这个步骤在硬件 设计时就开始了，即逐个功能模块进行边设计边调试，并将调试好的 模块逐步加入硬件系统进行联调。在硬件调试通过的情况下，就可将 软件系统加入进去，进行控制系统硬件软件的联合调试，联合调试的 目的是检验系统硬件、软件设计的正确性与运行的可靠性。在联合调 试过程中，不但会发现软件错误，还会发现一些在硬件调试中未发现 的硬件故障或设计缺陷，可根据情况予以修正。上述软件、硬件的联 合调试一般是脱离实际的被控过程进行的，主要在于检验系统硬件、 软件设计在功能上的正确性，不能全面反映整个控制系统的性能，因 此，还必须经过整个系统的仿真试验来检验系统的实际控制性能是否 能满足指标要求。
微型计算机控制技术与系统 自考
微型计算机控制技术与系统自考
微型计算机控制技术与系统是现代电子信息工程技术领域的重
要学科之一，它涉及到微型计算机在工业自动化、仪器仪表、通信、电力电子等领域的应用。
自考是指自主招生，学生可以通过自学教
材来准备考试，而不需要参加传统的课堂教学。
微型计算机控制技
术与系统的自考课程通常包括微型计算机原理、汇编语言程序设计、嵌入式系统原理与应用、自动控制原理、数字信号处理等内容。
在自考微型计算机控制技术与系统的过程中，学生需要通过自
学教材，理解微型计算机的基本原理和结构，掌握汇编语言程序设
计的基本技能，了解嵌入式系统的应用和实践，熟悉自动控制原理
和数字信号处理的相关知识。
此外，还需要进行大量的习题和实践
操作，以加深对知识的理解和掌握。
在备考过程中，学生可以通过阅读相关教材，参加自考辅导班，利用网络资源进行学习和交流，积极参加模拟考试和练习，以检验
和提升自己的学习成果。
此外，还可以结合实际工程项目进行实践
操作，加深对知识的理解和应用能力。
总的来说，自考微型计算机控制技术与系统需要学生具备较强
的自学能力和自律能力，需要进行系统的学习和实践，同时也需要
注重对知识的理解和应用能力的培养。
希望我的回答能够帮助到你，如果你有其他问题，也可以继续向我提问。
计算机控制技术PPT 第3章
3. 综合指标
在现代控制理论中，如最优控制系统的没计时，经常使用综
合性能指标来衡量一个控制系统。选择性能指标时．既要考虑
到能对系统的性能做出正确的评价，又要考虑到数学上容易处
理，以及工程上便于实现。因此，选择性能指标时，通常需要
做一定的试探和比较。综合性能指标通常有3种类型。
1）积分型指标：
（1）误差平方的积分：
3.5 线性离散时间系统的能控性与能观测性
线性定常离散时间系统的能控性定义及判据 线性定常离散时间系统的能观测性定义及判据
3.6 应用MATLAB进行离散系统分析
3.1 计算机控制系统概述
计算机控制系统(Computer Control System)是应用计算机 参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得 一定控制目的而构成的系统。
为n，Qc为由系数矩阵A和B按一定规则组成的分块矩阵，
表达式是：
n为系统的维数。 判别线性定常系统能控性的判据还有 其他的形式。对于线性时变系统，判别能控性的条件要复 杂一些，而且系统是否能控，常常还依赖于初始时刻的选 取。对于完全能控的线性定常系统，通过特别选定的坐标 变换，可以将其状态方程化成标准的形式，称为能控规范 形。
3.3 控制系统的性能指标描述
对于一个控制系统来说，人们总是要求它能根据实际 的被控对象，在给定信号的作用下达到稳定、快速和准确 的性能指标。对于计算机控制系统，计算机相当于人的大 脑，因此有更多的功能可以实现，系统就能实现最佳的性 能指标。本章描述了控制系统的基本性能指标，以及这些 性能指标与系统的固有参数和设计参数的关系，从而为分 析和设计控制系统提供了依据。
计算机控制技术 --控制组件分布和集成
2008.6
计算机控制技术复习总结
计算机控制技术复习总结
一、计算机控制技术
计算机控制技术是处理自动化控制系统的一种技术，它可以控制外部设备、测量参数和控制变量，从而实现设计目标。
计算机控制技术主要涉及到对自动化控制系统的模型及结构、系统设计、信号处理、计算机控制算法和硬件技术等多个方面。
1、模型及结构
2、系统设计
系统设计是指选择适当的控制系统以及其组件，组成系统，达到设计要求。
系统设计需要考虑的因素有系统的实验数据、实际控制要求、安全性、精度等。
3、信号处理
信号处理指通过信号极化、误差补偿、延迟、非线性处理等方法，使控制系统的信号在到达控制端时，达到最佳控制效果。
4、计算机控制算法
5、硬件技术
硬件是指控制系统的硬件组件，合理组合各种硬件组件，形成安全可靠的自动控制系统是所有计算机控制技术的重要基础。
二、应用。
计算机控制技术专业
09
计算机控制技术基础
10
专业课程
计算机控制技术基础
计算机控制系统设计
计算机控制系统仿真
计算机控制系统实现
计算机控制系统应用
计算机控制系统维护与维修
实践课程
计算机控制技术实验
01
单片机应用实践
02
控制系统设计实践
03
机器人技术实践
04
自动化生产线实践
05
工业控制系统实践
06
就业方向
工业自动化领域
计算机控制技术专业毕业生可以从事自动化控制、机器人技术、人工智能等领域的工作。
01
随着科技的发展，计算机控制技术在工业、农业、医疗、交通等领域的应用越来越广泛，就业前景良好。
02
计算机控制技术专业人才需求量大，薪资水平较高，职业发展空间较大。
03
计算机控制技术专业毕业生可以选择继续深造，攻读硕士、博士学位，提高自身竞争力。
自动化生产线设计
01
自动化设备安装与调试
02
自动化控制系统开发与维护
03
自动化设备销售与技术支持
04
自动化设备故障诊断与维修
05
自动化设备项目管理与实施
06
智能控制领域
智能机器人：设计、研发、制造、维护
智能控制系统：设计、研发、调试、维护
智能交通系统：设计、研发、实施、维护
智能楼宇系统：设计、研发、实施、维护
熟悉计算机控制技术的发展趋势和应用领域
具备良好的团队协作和沟通能力，能够参与团队项目开发
具备良好的创新意识和创新能力，能够适应计算机控制技术的不断发展
3
2
1
4
5
专业课程
计算机控制技术课后习题详解答案
第一章计算机控制系统概述习题参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。
(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。
(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么(1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
(2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成各部分的作用是什么由四部分组成。
(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。
图微机控制系统组成框图(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
(3)外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。
LGSX-04A单片机、自动控制、计算机控制技术、信号与系统综合实验装置
LGSX-04A单片机、自动控制、计算机控制技术、信号与系统综合实验装置一、概述LGSX-04A单片机、自动控制、计算机控制技术、信号与系统综合实验装置由控制屏、实验挂箱、实验桌组成，通过单片机开发实训台可完成单片机的接口扩展、数据采集、数据显示、键盘控制、定时器、打印机接口等实验，配备有仿真器。
LGSX-04A单片机、自动控制、计算机控制技术、信号与系统综合实验装置设有电流型漏电保护器，控制屏若有漏电现象，漏电流超过一定值，即切断电源，对人身安全起到一定的保护。
LGSX-04A单片机、自动控制、计算机控制技术、信号与系统综合实验装置采用组件式结构，更换实验模块便捷。
如需扩展功能或开发新实验，只需添加实验模块挂箱即可，永不淘汰。
二、主要技术参数1、输入电源：AC220V±10% 50Hz2、工作环境：温度-10℃～+40℃相对湿度＜85%(25℃）3、装置容量：200VA4、重量：100Kg5、外形尺寸（cm)：160×75×1506、挂箱尺寸（mm）：410×240×607、输出电源：有漏电、短路、过流保护A．～220V，通过安全插座输出B．直流稳压电源：±5V/1A ±12V/2A三、装置构成（一）实验屏：实验时放置实验挂箱，并提供实验电源，铁质双面亚光密纹喷塑结构。
（二）实验桌：钢木结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板，电脑桌连体设计，造型美观大方。
（三）实验模块：1、LGDP-01 单片机实验挂箱（一）LED点阵显示模块、点阵式字符液晶显示模块、8253定时计数器、A/D转换、D/A转换、V/F 转换、F/V转换、串引EEPROM、EEPROM、Flash Rom、SRAM、I2C总线接口2、LGDP-02 单片机实验挂箱（二）8251串行口扩展、232总线串行接口、单片机最小应用系统1、单片机最小应用系统2、拔码开关输出3、LGDP-03 单片机实验挂箱（三）ISD 1420语音控制、IC卡读写接口、实时时针/日历、USB接口、RS232转RS485接口4、LGDP-04 单片机实验挂箱（四）8279接口电路、8255 I/O扩展、8155 I/O扩展、动态扫描显示模块、转换接口、MC14433、整列式键盘实验模块5、LGDP-05 单片机实验挂箱（五）步进电机驱动程序示列、温度传感器与温度控制、汽车转弯信号灯/十字路口交通灯、数字频率计、看门狗6、LGDP-06 单片机实验挂箱（六）十六位逻辑电平显示、继电器控制接口、常用器件接口、八位逻辑电平输出、单次脉冲、扬声器、串引静态显示模块、查询式键盘。
《计算机控制技术》理论教学与系统设计
理论性和实践性都很强的学科。学生完成计算机控
制技术课程学习后 ， 一般应掌握该课程介绍 的基本 方法 ， 完成简单计算机控制系统的设计 、 安装 、 编程
成系统各个部分的设计 ， 最后综合介绍如何将控制
和调试工作。传统的“ 理论 ＋ 实验” 教学方法 中， 虽 然有实验教学 ， 但是实验使用集成实验箱 ， 学生所做
第２ ６卷 第 ２期
２ １拄 ０１
山 东 建 筑 大 学 学 报
Ｊ ＵＲＮＡ ＯＦ Ｓ Ｏ Ｌ ＨＡＮＤＯ ＮＧ ＪＡＮ Ｉ ＺＨＵ ＵＮＩ ＥＲＳＴ Ｖ ＩＹ
Ｖ １ ２ Ｎｏ ２ ｏ． ６ ． Ａｐ ． ｒ ２ １ ０１
４月
文章编号 ：６ ３— ６ ４ ２ １ ）２－ １６— ３ １７ ７４ （０ １ ０ ０ ８ ０
过 程 中 ， 习效果差 。有 些学生 在学 习完课 程 以后 ， 学
仍然没有掌握简单元件的应用和简单控制方法的应
用 。针对本课 程综 合性 、 实用 性强 的特点 ， 人提 出 本 了一 种理论 教学 与系统 设计 相结合 的教 学方法 。 教学方 法 的基本思 想是 理论 教学 围绕一个 系 统 设计 实例展 开 ， 在讲授 各 章理论 知识 的同时 ， 课后 完
（ ｃｏｌ ｆ ｅｈｎｃｌ ｎ ｌｃ ｏｉ Ｅ ｇｎｅ ｎ ， ｈｎ ｏｇＪ ｎｈ ｎｖｒｔ， ｉ ｎ２ ００ ， ｈｎ ） Ｓｈ ｏ ｏ ｃａ ｉ ｄＥｅｔ ｎｃ ｎｉｅｒ ｇ Ｓ ａｄｎ ｉ ｚｕＵ ｉ ｓ ｙ Ｊ ａ ５ １ １ Ｃ ｉ Ｍ ａａ ｒ ｉ ａ ｅｉ ｎ ａ
《 计算机控 制技术》 理论教学与 系统设计
李彦凤 ， 向荣 ， 许 陈继文
（ 山东建筑大学 机 电工程学 院 ， 山东 济南 ２ ００ ） ５ １１ 摘要 ： 计算机控制技术》 《 是一 门理论性和实践性都很强的专业课 ， 涉及知识面广 ， 难度 大。本文介绍 了《 计算机
计算机控制技术
智能家居控制系统
总结词
智能家居控制系统是计算机控制技术在家庭生活中的应用，通过智能设备、传 感器和执行器等硬件，实现对家居环境的智能化管理和控制。
详细描述
智能家居控制系统利用计算机技术实现对家居设备的监测、控制和智能化管理 ，提高居住舒适度和便利性。常见的智能家居控制系统包括智能照明、智能安 防、智能环境监测等。
器人等领域。
反馈控制原理
01
反馈控制原理是通过比较实际输出与期望输出的差 值来调整系统参数，以达到控制目标。
02
反馈控制原理具有较好的抗干扰能力和适应性，能 够自动调节系统参数，提高控制精度。
03
反馈控制原理是计算机控制系统的核心原理，广泛 应用于各种控制领域。
计算机控制系统的
04
设计方法
连续系统设计方法
THANKS.
交通控制系统
总结词
交通控制系统是计算机控制技术在交通管理中的应用，通过交通信号灯、传感器 和执行器等硬件，实现对交通流量的智能化管理和控制。
详细描述
交通控制系统利用计算机技术实现对交通信号灯的控制、车流量的监测和交通拥 堵的缓解，提高道路通行效率和交通安全。常见的交通控制系统包括智能交通信 号灯、交通监控系统等。
计算机控制技术
汇报人： 202X-12-23
目 录
• 计算机控制技术概述 • 计算机控制系统组成 • 计算机控制系统的基本原理 • 计算机控制系统的设计方法 • 计算机控制系统的性能分析 • 计算机控制系统的应用实例
计算机控制技术概
01
述
定义与特点
定义
计算机控制技术是指利用计算机对工 业生产过程进行自动控制的技术。
交通领域
计算机控制技术在交通领域的 应用包括自动驾驶、交通信号
计算机控制技术3篇
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。
计算机控制系统课件第一章(10下)
1.1.1 计算机控制系统的基本组成
—计算机控制技术—
常规控制系统和计算机控制系统的比 前者连续不断地测量， 较：前者连续不断地测量，经过反馈及 补偿后对生产过程产生连续不断的控制。 补偿后对生产过程产生连续不断的控制。 后者是采样控制系统， 后者是采样控制系统，微机每隔一个采 样周期T才对被控参数进行一次测量， 样周期T才对被控参数进行一次测量，根 据一定控制规律计算出控制量后， 据一定控制规律计算出控制量后，去控 制生产过程。在两次采样时刻之间， 制生产过程。在两次采样时刻之间，微 机对被控制参数不测量， 机对被控制参数不测量，其输出控制量 自然也保持不变。 自然也保持不变。
1.1.1 计算机控制系统的基本组成
—计算机控制技术—
上述过程不断重复， 上述过程不断重复，使系统能够按 一定的动态品质指标进行工作， 一定的动态品质指标进行工作，并对被 控参数和设备是否出现异常情况进行监 以便作出迅速处理。 督，以便作出迅速处理。 所谓“实时”是指信号的输入、 所谓“实时”是指信号的输入、运 算处理和输出能在一定的时间内完成。 算处理和输出能在一定的时间内完成。 即要求微机对输入信号要以足够快的速 度进行测量和处理， 度进行测量和处理，并在一定的时间内 作出反应或产生相应的控制。 作出反应或产生相应的控制。超出了这 个时间就会失去控制时机。 个时间就会失去控制时机。
第一章 绪论 本章的主要内容： 本章的主要内容： 1.1 计算机控制系统概述 1.2 计算机控制系统的分类 1.3 计算机控制系统的发展方向 1.4 计算机控制理论
—计算机控制技术—
1.1 计算机控制系统概述 本节的主要内容： 本节的主要内容： 1.1.1 计算机控制系统的基本组成
—计算机控制技术—
它与闭环控制系统不同， 它的控制器直 它与闭环控制系统不同 ， 接根据给定信号去控制被控对象工作。 接根据给定信号去控制被控对象工作 。 被控制量在整个控制过程中对控制量不 产生影响。 与闭环控制系统相比， 产生影响 。 与闭环控制系统相比 ， 它的 控制性能较差。 控制性能较差。
(完整版)《计算机控制技术》教材习题解答1
《计算机控制技术》习题解答第一章1.1什么是计算机控制系统？计算机控制系统由哪几部分组成？答：计算机控制系统就是利用计算机（通常称为工业控制计算机，简称工业控制机）来实现生产过程自动控制的系统。
计算机控制系统的组成：计算机控制系统由计算机（工业控制机）和生产过程两大部分组成。
1.2、微型计算机控制系统的特点是什么？微机控制系统与常规的自动控制系统相比，具有如下特点：a.控制规律灵活多样，改动方便b.控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制c.能够实现数据统计和工况显示，控制效率高d.控制与管理一体化，进一步提高自动化程度1.3 计算机控制系统结构有哪些分类？指出这些分类的结构特点和主要应用场合。
答：（1）操作指导控制系统优点：结构简单，控制灵活，安全。
缺点：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（DDS）优点：实时性好，可靠性高，适应性强。
（3）监督控制系统（SCC）优点：生产过程始终处于最优工况。
（4）分散控制系统（DCS）优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。
（5）现场总线控制系统（FCS）优点：与DCS相比，降低了成本，提高了可靠性。
国际标准统一后，可实现真正的开放式互联系统结构。
1.4.计算机控制系统的控制过程是怎样的?计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。
(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。
(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
1.5.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？答：所谓实时，是指信号的输入、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。
在计算机控制系统中，生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式；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称为离线方式或脱机方式。
计算机控制技术01 计算机控制系统概述
9）通信或网络功能。利用计算机的数据通 信功能，可以大大增强测控系统的外部接口功 能和数据传输功能。采用网络功能的测控系统 则将拓展一系列新颖的功能。
10）自我诊断功能。采用计算机技术后， 可对控制系统进行监测，一旦发现故障则立即 进行报警，并可显示故障部位或可能的故障原 因，对排除故障的方法进行提示。
计算机控制系统是以微机为核心，单纯 以程序“控制”为目的的系统。
计算机
输出信号 调理器
执行机构
控 制 非电量 对 象
计算机测控系统
以微机为核心，以“监测”和“控制”为
目的、测控一体化的系统。
这种系统对被控对象的控制是依据对被控对象的
测量结果决定的。一般称为“计算机控制系统”
测 控 非电量 对 象
传感器
执行机构
输入信号 调理器
输出信号 调理器
计算机 显示器
计算机集中监控室
测控系统微机化的重要意义
传统的测控系统主要由“测控电 路”组成，所具备的功能较少，也比 较弱。随着计算机技术的迅速发展， 使得传统的测控系统发生了根本性变 革，即采用微型计算机作为测控系统 的主体和核心，替代传统测控系统的 常规电子线路，从而成为新一代的微 机化测控系统。
被测控参数 执行机构
显示器
传统手动控制
被
测
参
传感器
数
调理电路 模块
显示仪表
现代检测系统
被
测
控 参
传感器
数
调理电路 块
执行机构
显示仪表
现代手动控制系统
被
测
控
参
传感器
数
调理电路 模块
执行机构
控制电路 模块
电气自动控制系统
计算机控制技术实验报告
计算机控制技术实验报告实验名称：计算机控制技术实验实验目的：通过学习计算机控制技术的基本原理和方法，掌握计算机控制技术的应用。
实验原理：计算机控制技术是一种应用于现代工业自动化控制中的控制技术。
计算机控制系统由计算机硬件和软件组成，通过采集、处理和输出各种信号来完成对被控对象的控制。
实验仪器：计算机、控制器、传感器、被控对象等。
实验步骤：1.确定实验目标和实验要求。
2.研究被控对象的性质和特点，设计控制方案。
3.配置硬件设备，连接传感器、控制器和计算机。
4.编写控制程序，设置控制算法，实现被控对象的控制。
5.进行实验操作，观察并记录实验结果。
6.对实验结果进行分析和评价，总结实验经验。
实验结果和分析：在实验中，我们选择了一个温度控制系统作为被控对象。
通过传感器采集环境温度，并通过控制器将控制信号发送给加热器，调节加热器的功率来控制环境温度。
通过实验操作，我们观察了不同环境温度下的控制效果。
实验结果表明，在控制系统正常工作时，环境温度可以稳定在设定温度附近，并具有很好的控制精度。
此外，我们还对控制系统进行了稳定性和响应速度等性能指标的评价。
实验结果显示，控制系统具有较好的稳定性和快速响应的特点，可以满足实际工业生产中对温度控制的要求。
实验总结：通过本次实验，我们深入学习了计算机控制技术的基本原理和方法，并通过实践掌握了实验操作的技巧。
实验结果表明，计算机控制技术在工业生产中具有广泛的应用前景。
在今后的学习中，我们将进一步深入研究计算机控制技术的进一步发展，并不断提高实际应用能力，为工业自动化控制的发展贡献自己的力量。
计算机控制技术：9.2 计算机控制系统设计与实现(二)
(4)系统具有掉电保护、报警、参数设置和工艺曲线修改 设置功能。
(5)系统具有表格、图型、曲线等显示和打印功能。
9.3.2 系统总体方案的设计
1.发酵罐测控点的分布及管线结构 本系统有10个发酵罐，每个发酵罐上有5个检测点和3
个控制点，其中包括上段温度TTa、中段温度TTb、下段温 度TTc、罐内上部气体压力PT、液位LT、上段冷带调节阀 TVa、中段冷带调节阀TVb、下段冷带调节阀TVc。
9.3.3 系统硬件和软件的设计
2.系统软件的设计
(3)标度变换程序 ①温度的标度变换
y 50 (20) (x 819) (20) (0.021368x 37.5) C 4095 819
②压力的标度变换
P 0.25 0 ( x 819 ) 0 ( 7.63126 105 x 0.0625 )MPa 4095 819
在本模块中，学生将学习算法初步、统计、概率的基础知识。1．算法是数学及其应用的重要组成部分，是计算科学的重要基础。随着现代信息技术飞速发展，算法在科学技术、社会发展中发挥着越来越大的作用，并日益融入社会生活的许多方面，算法思想已经成为现代人应具备的一种数学素养。中学数学中的算法内容和其他内容是密切联系在一 起的，比如线性方程组的 求解、数列的求和等。具体来说，需要通过模仿、操作、探索，学习设计程序框图表达解决问题的过程，体会算法的基本思想和含义，理解算法的基本结构和基本算法语句，并了解中国古代数学中的算法。在本教科书中，首先通过实例明确了算法的含义，然后结合具体算法介绍了算法 的三种基本结构：顺序、条件和循环，以及基本的算法语句，最后集中介绍了辗转相除法 与更相减损术、秦九韶算法、排序、进位制等典型的几个算法问题，力求表现算法的思想，培养学生的算法意识。2．现代社会是信息化的社会，人们面临形形色色的问题，把问题用数量化的形式表示，是利用数学工具解决问题的基础。对于数量化表示的问题，需要收集数据、分析数据、解答问题。统计学是研究如何合理收集、整理、分析数据的学科，它可以为人们制定 决策提供依据。本教科书主要介绍最基本的获取样本数据的方法，以及几种从样本数据中提取信息的统计方法，其中包括用样本估计总体分布及数字特征和线性回归等内容。本教科书介绍的统计内容是在义务教育阶段有关抽样调查知识的基础上展开的，侧重点放在了介绍获得高质量样 本的方法、方便样本的缺点以及随机样本的简单性质上。教科书首先通过大量的日常生活 中的统计数据，通过边框的问题和探究栏目引导学生思考用样本估计总体的必要性，以及样本的代表性问题。为强化样本代表性的重要性，教科书通过一个著名的预测结果出错的案例，使学生体会抽样不是简单的从总体中取出几个个体的问题，它关系到最后的统计分析结果是否可靠。 然后，通过生动有趣的实例引进了随机样本的概念。通过实际问题情景引入系统抽样、分 层抽样方法，介绍了简单随机抽样方法。最后，通过探究的方式，引导学生总结三种随机抽样方法的优缺点。3．随机现象在日常生活中随处可见，概率是研究随机现象规律的学科，它为人们认识客观世界提供了重要的思维模式和解决问题的模型，同时为统计学的发展提供了理论基础。因此，统计与概率的基础知识已经成为一个未来公民的必备常识。在本模块中，学生将 在义务教育阶段学习统计与概率的基础上，结合具体实例，学习概率的某些基本性质和简单的概率模型，加深对随机现象的理解，能通过实验、计算器（机）模拟估计简单随机事件发生的概率。教科书首先通过具体实例给出了随机事件的定义，通过抛掷硬币的试验，观察正面朝上的次 数和比例，引出了随机事件出现的频数和频率的定义，并且利用计算机模拟掷硬币试验， 给出试验结果的统计表和直观的折线图，使学生观察到随着试验次数的增加，随机事件发生的频率稳定在某个常数附近，从而给出概率的统计定义。概率的意义是本章的重点内容。教科书从几方面解释概率的意义，并通过掷硬币和掷骰子的试验，引入古典概型，通过转盘游戏引入几何 概型。分别介绍了用计算器和计算机中的Exc el软件产生（取整数值的）随机数的方法， 以及利用随机模拟的方法估计随机事件的概率、估计圆周率的值、近似计算不规则图形的面积等。教科书首先通过具体实例给出了随机事件的定义，通过抛掷硬币的试验，观察正面朝上的次数和比例，引出了随机事件出现的频数和频率的定义，并且利用计算机模拟掷硬币试验，给出试 验结果的统计表和直观的折线图，使学生观察到随着试验次数的增加，随机事件发生的频 率稳定在某个常数附近，从而给出概率的统计定义。概率的意义是本章的重点内容。教科书从几方面解释概率的意义，并通过掷硬币和掷骰子的试验，引入古典概型，通过转盘游戏引入几何概型。分别介绍了用计算器和计算机中的Excel软件产生（取整数值的）随机数的方法，以及利用随机模拟的方法估计随机事件的概率、估计圆周率的值、近似计算不规则图形的面积等。
计算机控制技术的内容
计算机控制技术的内容计算机控制技术是指利用计算机技术和相关的硬件设备，对各种工业生产过程进行控制和调节的一种技术。
它在现代工业生产中起着至关重要的作用，可以实现自动化、智能化和精细化的生产过程。
计算机控制技术主要包括以下几个方面的内容：一、控制原理和方法控制原理是计算机控制技术的基础，它研究的是控制系统中各个组成部分之间的相互关系和作用机理。
常见的控制原理包括反馈控制原理、前馈控制原理、模糊控制原理等。
控制方法则是在具体的控制系统中应用这些原理的具体手段和方法，常见的控制方法包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
二、传感器与执行器传感器是计算机控制系统中获取外部信息的重要组成部分，它可以将各种物理量转化为计算机可识别的电信号。
常见的传感器有温度传感器、压力传感器、光电传感器等。
执行器则是控制系统中实现控制目标的设备，它根据计算机的指令来执行相应的动作。
常见的执行器有电机、气缸、阀门等。
三、控制系统硬件控制系统硬件包括计算机、控制器、输入输出设备等。
计算机是控制系统的核心，它负责处理控制算法和实时控制任务。
控制器是计算机控制系统的重要组成部分，它负责控制和管理各个硬件设备的工作。
输入输出设备用于与外部环境进行数据交互，常见的输入输出设备有键盘、显示器、传感器等。
四、实时控制系统实时控制系统是指对控制过程进行实时监测和调节的控制系统。
它要求控制系统能够及时地获取外部信息并做出相应的控制决策，以实现对生产过程的准确控制。
实时控制系统在工业生产中的应用非常广泛，例如在自动化生产线上对产品进行实时检测和控制。
五、网络控制技术随着计算机网络的发展，网络控制技术在工业生产中的应用越来越广泛。
它可以实现远程监控和控制，使得生产过程更加灵活和高效。
网络控制技术还可以实现不同设备之间的数据共享和通信，提高生产过程的协调性和一体化管理水平。
六、人机界面设计人机界面设计是计算机控制技术中非常重要的一环，它关系到控制系统的易用性和效率。
计算机控制技术
计算机控制技术计算机控制技术是指利用计算机作为控制装置来实现对各种设备、系统或过程的控制和调节的一种技术手段。
在现代工业生产、交通运输、能源调控等领域，计算机控制技术已经得到广泛应用，并起到了至关重要的作用。
一、概述计算机控制技术是利用硬件和软件手段，实现对设备、系统或过程的自动控制和调节。
它由硬件和软件两个层面构成，具体应用根据不同的需求和控制对象进行调整和设计。
二、基本原理计算机控制技术基于控制理论，利用计算机进行数据采集、处理和控制指令的执行。
其基本原理包括以下几个方面：1. 信号采集：利用传感器或检测设备将控制对象的不同参数转换成电信号，并通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号。
2. 数据处理：通过采集到的数字信号进行数据处理，包括滤波、放大、处理等操作。
3. 控制算法：根据预定的控制算法，利用计算机进行逻辑判断和计算，得出控制指令。
4. 控制执行：将计算机计算得到的控制指令转化为控制信号，通过执行器或执行机构对控制对象进行控制。
三、应用领域计算机控制技术在各个领域都有广泛的应用，特别是在工业自动化控制、交通运输和能源调控方面。
1. 工业自动化控制：在工业生产过程中，计算机控制技术能够实现生产线的自动化控制，提高生产效率和质量。
例如，通过计算机控制技术可以实现对机械手臂的精确控制，完成自动装配任务。
2. 交通运输：在交通运输领域，计算机控制技术可以用于交通信号控制、智能交通系统等方面，提高交通运输的效率和安全性。
例如，通过计算机控制技术可以实现对交通信号灯的智能控制，根据实时交通情况进行信号灯的调整。
3. 能源调控：计算机控制技术在能源领域的应用尤为重要。
通过对能源系统进行精确的监测和控制，可以提高能源利用效率，减少能源浪费。
例如，在电力系统中，计算机控制技术可以对电网进行实时监测和调控，确保电力的稳定供应。
四、发展趋势计算机控制技术正朝着智能化和网络化方向发展。
随着人工智能和物联网等技术的不断发展，计算机控制技术将更加智能化地应用于各个领域。
大学 计算机控制技术 计算机控制系统设计与实现(二)
该系统操作简单，使用维护方便，性能可靠；采用微机 控制，提高了啤酒质量；改善了劳动条件，不用人工手动操 作，消除了人为因素；易于现代化管理和产品质量分析；采 用表格、图形、曲线显示直观，并有打印输出功能。
本讲课程结束！
9.3.1 啤酒发酵工艺及控制要求
2.系统的控制要求
(1)系统共有10个发酵罐，每个罐测量5个参数，即发酵 罐的上中下三段温度、罐内上部气体的压力和罐内发酵液(麦 汁)的高度，共有三十个温度测量点、10个压力测量点、10个 液位测量点。因此共需检测50个参数。
(2)自动控制各个发酵罐中的上中下三段温度使其按图97所示的工艺曲线运行，温度控制误差不大于±0.5℃。共有 30个控制点。
4.控制系统主机及过程通道模板 (1)IPC-8500工业控制机 (2)过程通道模板
5.控制系统的软件 采样、滤波、标度变换、控制计算、控制输出、中断、 计时、打印、显示、报警、调节参数修改、温度给定 曲线设定及修改、报表、图形、曲线显示等功能。
9.3.3 系统硬件和软件的设计
1.系统硬件的设计
(1)模拟量输入通道设计 (2)模拟量输出通道设计
精品课程
《计算机控制技术》 主讲教师：XXXXXX
XXXX大学
第36讲 第9章 计算机控制系统设计与实现（二）
9.3 设计举例—啤酒发酵过程计算机控制系统
9.3.1 啤酒发酵工艺及控制要求 9.3.2 系统总体方案的设计 9.3.3 系统硬件和软件的设计
9.3.4 系统的安装调试运行及控制效果
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常规仪表控制系统 按照给定值形式分类:
定值控制系统：控制过程中给定值保持不变的系统。 随动控制系统：控制过程中给定值是变化的但变化 的规律是未知的。 程序控制系统：控制过程中给定值是变化的但变化 的规律是已知的。
§1-4 过程控制系统品质指标
一 控制系统的静态、动态与过渡过程
静态：被控量保持不变的状态称为系统的静态。 静态是系统的相对稳定状态，也称稳态。 动态：被控量处于变化的状态称为系统的动态。 动态是控制系统的调节状态。 过渡过程：控制系统克服干扰的调节过程。
运动控制系统（拖动系统）：电机传动控制
工业生产过程：连续的或者按照一定周期运行的工业生产对象。 如石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、制药等。
生产的连续性：时间上：连续运行 特征 工艺上：一道工序接着另一道工序 主要参数：温度、流量、压力、物位、成分等热工参数 过程控制系统 常规过程控制系统：采用常规仪表的控制系统
r t y t y t
二 典型输入与过渡过程形式
单调衰减：无超调、调节过程缓慢 衰减振荡：具有一定的快速性和稳定性 等幅震荡：临界稳定状态 发散震荡：振幅发散，直至系统破坏
y
t y t
§1-4 过程控制系统品质指标
三 品质指标
1 衰减比：n＝B1/B2
衰减比衡量过渡过程的快慢程度和 稳定裕量。 一般取n＝4:1--10:1
机械工业出版社 机械工业出版社 清华大学出版社 中国石化出版社
清华大学出版社 化学工业出版社 清华大学出版社 机械工业出版社 重庆大学出版社Leabharlann 计算机控制技术与系统
第一章 过程控制系统的基础知识
本章主要内容 §1-1 过程控制系统的特点 §1-2 过程控制系统的发展概况 §1-3过程控制系统的组成与类别 §1-3过程控制系统的品质指标
§1-3 过程控制系统的组成与类别
一 过程控制系统的组成
眼睛 大脑
液体储槽液位控制系统
手
§1-3 过程控制系统的组成与类别
液体储罐 调节器
调节阀
液位测量仪表
图1-1 过程控制系统组成示意图
设定值r + e 调节器 u 调节阀 q 液体储罐 储罐液位H
-
ym
差压变送器
图1-2 液位控制系统原理方框图
§1-1 过程控制系统的特点
过程控制系统的特点取决于被控对象的特点
被控对象复杂多样；
生产过程大多比较复杂、规模差异大、机理不同 对被控对象的辨识比较困难。
设备庞大，存在容量、惯性和阻力，难以控制。 对象的输入与输出之间的关系通常是非线性的，实际控制系 统只能在一定范围内做线性处理，控制质量受到影响。 控制系统考虑的因素很多，系统变得庞大。
计算机控制技术与系统
计算机控制技术与系统
第一章 过程控制系统的基础知识
第二章 过程控制对象的特性
第三章 常规过程控制系统的基本类型
第三章 计算机控制系统的基本概念
第四章 过程计算机输入输出技术
第五章 过程计算机常规控制技术
第六章 过程计算机抗干扰技术
过程控制系统
自动控制系统 过程控制系统：针对工业生产过程的控制系统
计算机过程控制系统：采用计算机的控制系统
教学用书及参考书
过程控制系统
1 2 3 4
1 2 3 4 5
朱麟章 主编 过程控制系统及设计 邵裕森 主编 过程控制工程 第二版 金以惠 主编 过程控制 蒋慰孙、俞金寿 编著 过程控制工程
王锦标 编著 王慧 主编 王锦标 编著 李华、范多旺 杨天怡、黄勤 过程计算机控制 计算机控制系统 计算机控制系统 等编 计算机控制系统 等编 微型计算机控制技术
本章主要内容 §2-1 概述 §2-2 有自平衡能力对象的动态特性 §2-3 无自平衡能力对象的动态特性 §2-4 时域法辨识对象的动态特性 §2-5 频域法辨识对象的动态特性
§2-1 概述
一 对象特性
对象特性：被控对象在输入的作用下，输出变化的状态和特征。 描述对象输入与输出关系的数学模型。 二 研究对象特性的意义 其意义可归纳为以下几点： 制定控制系统设计方案 进行控制系统调试和参数整定 设计工业过程的故障检测与诊断系统 设计工业过程运行人员培训系统 指导设计生产工艺设备－从生产工艺角度考虑设备的结构
§1-3 过程控制系统的组成与类别
课堂问题
画出控制系统的方框图 指出：被控对象、被控参数、控制参数、主要扰动
流量控制系统示意图
§1-3 过程控制系统的组成与类别
二 过程控制系统的类型
根据控制设备的不同分类：
常规仪表控制系统：控制器（调节器）采用常规仪表 计算机控制系统：控制器采用计算机
多数对象存在纯滞后；
对象特性的非线性；
控制系统比较复杂；
§1-2 过程控制系统的发展概况
过程控制的目的： 保证生产安全、稳定、可靠、改善劳动条件。 提高产品产量、质量。 节能、降耗、高效。 随着控制理论、检测技术、电子技术、计算机技术的发 展，过程控制系统的发展可分为三个阶段： 初级阶段（40年代前后）：手工控制、基地仪表 仪表化阶段（50-60年代）：单元组合仪表 综合自动化阶段（70年代后）：计算机控制技术
§1-3 过程控制系统的组成与类别
设定值r + e 控制器（调节器） u d 执行器 q 被控对象 被控参数 y
ym
检测、变送器
图1-3 过程控制系统原理方框图
控制器（调节器）：控制系统中的分析、决策装臵。
控制器输入（e）：偏差=设定值r - 测量值ym
控制器输出（u）：控制作用，是控制器的决策结果。 设定值（给定值）：希望被控参数保持的值 扰动（干扰 d）：引起被控参数变化的所有因素。 内扰：经过控制通道的扰动。外扰：系统外部干扰因素
2 最大动态偏差：B1 或 A
过渡过程开始后，被控量的最大值 与新稳态值或设定值之差。 超调量：最大动态偏差与稳态值之比。
3 调整时间（过渡过程时间ts）：
从过渡过程开始直到被控量达到新 稳态值的5％(2％)所经历的时间。
4 静态偏差（余差）：C
过渡过程结束时被控量与设定值之差。
第二章 过程控制对象的特性
§1-3 过程控制系统的组成与类别
设定值r + e 控制器（调节器） u 执行器 q d 被控对象 被控参数 y
ym
检测、变送器
图1-3 过程控制系统原理方框图
被控对象：控制系统所控制的生产设备或装臵。
被控参数（被控量）：控制系统中需要控制的参数 控制参数（操纵量）：控制系统中起调节作用的参数 检测、变送器：控制系统中的反馈装臵。 执行器：（执行机构+调节机构）：控制动作的执行者。