计算机控制系统.
计算机控制系统及其应用
计算机控制系统及其应用计算机控制系统是一种由计算机控制的系统,该系统可以用于自动化控制各种过程。
与传统的控制系统相比,计算机控制系统具有更高的质量和效率,同时还提高了生产工艺的可重现性和控制精度。
本文将介绍计算机控制系统的概念、分类以及在不同领域的应用。
一、计算机控制系统的概念计算机控制系统是一种集成了计算机技术和控制技术的系统,能够实现对所需过程的自动控制。
该系统由计算机、图形界面、传感器、执行器和控制器等组成。
计算机控制系统可以控制各种工业过程,如自动化制造、机器人应用、温度控制以及数据采集和分析等。
该系统能够提高工业控制系统的工作效率、生产率以及产品质量,并降低成本。
二、计算机控制系统的分类计算机控制系统通常可以分为三类:开环控制系统、闭环控制系统和半闭环控制系统。
1.开环控制系统开环控制系统是指在控制系统中只能对输入进行传递和转换,不能对输出进行反馈调整,只能依靠输入来控制输出。
这种控制系统在很多应用领域中被广泛使用,如测量和参数调节等。
2.闭环控制系统闭环控制系统是一种的行动监控和自适应控制电路,它能够对传感器的反馈信息进行处理,并对输出进行反馈调整。
闭环控制系统通常用于气体和液体处理过程、电力系统、交通系统和电子制造系统等控制领域。
3.半闭环控制系统半闭环控制系统是一种在控制系统中同时采用开环和闭环控制两种技术的控制系统。
开环控制用于对系统进行预先设置,而闭环控制则用于对系统的实时信息进行反馈调整。
这种控制方法通常用于许多高级工业过程的控制领域。
三、计算机控制系统在不同领域的应用计算机控制系统已经应用于许多领域,涉及了从工业制造到医疗保健,再到军事防务的各种应用。
1.工业自动化计算机控制系统是自动化工业的重要组成部分。
自动化工业包括机器人应用、流程控制、光学识别和文本识别等领域。
这些应用都需要高度自动化和可重复性的流程,计算机控制系统在自动化工业的全部过程中起着至关重要的作用。
2.医疗保健计算机控制系统在医疗保健领域中也有着多种应用。
计算机控制系统
计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统是指利用计算机的高速运算、存储、传输、处理等能力,在工业自动化或其他领域中对生产流程、设备设施等进行监测、控制、管理和优化的系统。
它被广泛应用于制造业、能源、交通、环保、医疗等领域,是现代社会的重要技术基础。
1.计算机控制系统的组成计算机控制系统由计算机硬件、软件和外围设备三个方面构成。
其中,计算机硬件主要包括中央处理器、内存、外部存储器、输入/输出设备等;计算机软件主要包括操作系统、应用软件和控制程序等;外围设备主要包括传感器、执行器、通信设备等。
这三个方面相互协同工作,构成了一个具有高度智能化和精密控制的系统。
2.计算机控制系统的工作原理计算机控制系统的工作原理可以概括为三个步骤:获取信息、处理信息和控制执行。
获取信息是指通过传感器等外围设备将生产现场的各种参数和信号收集起来并传输到计算机系统中。
这些参数和信号包括温度、湿度、压力、流量、速度、位置等物理量和状态信息。
通过对这些信息的采集和处理,计算机控制系统可以实时了解生产现场的状态、变化和异常等情况,从而进行精细化管理和优化控制。
处理信息是指通过计算机软件对采集到的信息进行实时处理和分析。
计算机软件可以根据事先编程的控制算法和逻辑规则,对生产流程进行预判和预测,并作出相应的控制决策。
处理信息的过程中,计算机系统不仅要具备高速的计算能力和精密的逻辑处理能力,还要具备稳定的存储能力和高效的通信能力,从而确保生产控制的精确度和韧性。
控制执行是指通过输出信号控制执行器、调节器等外围设备,实现生产流程的预定目标。
控制执行的方式多种多样,其中常见的包括开关控制、比例控制、逻辑控制、模糊控制、PID控制等。
在控制执行的过程中,计算机系统要考虑操作环境的复杂性、设备的工作状态以及人机交互等因素,从而调整控制策略和参数,确保生产过程的稳定性和高效性。
3.计算机控制系统的应用计算机控制系统在制造业、能源、交通、环保、医疗等领域均有广泛的应用。
简述计算机控制系统基本类型
计算机控制系统是通过计算机执行控制任务的系统。
根据系统的性质和用途,计算机控制系统可以分为几种基本类型:1. 开环控制系统(Open-Loop Control System):-在开环控制系统中,输出信号不会反馈到系统的输入。
系统执行预定的操作而不考虑实际输出的影响。
这意味着系统不具备自我调整的能力。
经典的示例是洗衣机的定时程序,无论洗涤过程的实际情况如何,程序都会按照设定的时间运行。
2. 闭环控制系统(Closed-Loop Control System):-闭环控制系统是根据实际输出来调整系统输入的控制系统。
系统通过传感器获取实际输出,与预期输出进行比较,然后调整输入以减小误差。
这种反馈机制有助于系统更准确地执行控制任务。
温度调节系统是一个典型的闭环控制系统的例子。
3. 数字控制系统(Digital Control System):-数字控制系统使用数字信号和数字计算来执行控制任务。
它们通常使用微处理器或计算机进行控制。
数字控制系统具有精确性高、稳定性好以及易于编程和调整的特点。
4. 模糊控制系统(Fuzzy Control System):-模糊控制系统使用模糊逻辑来处理模糊或不确定性的输入。
与传统的精确逻辑不同,模糊控制系统考虑到了输入的模糊性,使得系统更适应真实世界的不确定性。
5. 混合控制系统(Hybrid Control System):-混合控制系统结合了开环和闭环控制的特性,以及数字和模糊控制等不同类型的控制方式。
这种系统可以更灵活地适应不同的控制需求。
每种类型的控制系统都有其独特的优势和适用范围,选择合适的控制系统类型取决于特定应用的要求和性质。
第九章计算机控制系统
(3)工厂集中控制级 它可根据上 (4)企业管理级 制定长期发展现 级下达的任务和本厂情况,制定生 划、生产销计划,发命令至各工厂, 产计划、安排本厂工作、进行人员 并接受反馈信息,实现全企业的总 (2)车间监督级(SCC级) 它根据 调配及各车间的协调,并及时向上 调度。 厂级计算机下达的命令和通过装臵 级报告。 控制级获得的生产过程数据,进行 最优化控制。
1.数字量输入信号处理
计算机不能直接接受生产现场的状态量因此,必须通过 输入通道将状态信号转变为数字量送入计算机。 整形电路 电平变换电 路
数字量通道
信号和接口 信号变换 电路 电路 图1.2 计算机控制系统的组成框图
2.模拟量输入信号处理
检测各种非电量过程变量, 并将其转换为电信号。 将模拟信号转换为二 采样保持器对模拟信号 放大器将传感器输出的 进制数字信号 进行采样,在模/数转换 微弱电信号放大到A/D转 期间对采样信号进行保 接口电路提供模拟量 换器所需要的电平 持 输入通道与计算机之 间的控制信号和数据 传送通路 将多路模拟信号按 要求分时输出
一个连续时间信号ƒ(t),设其频带宽度是有限的,其最 跟采样回路数和采样时间有关, 高频率为ƒmax,如果在等间隔点上对该信号ƒ(t)进行连续 一般根据具体情况选用。 ƒs≥(5~10)ƒmax 采样,为了使采样后的离散信号ƒ*(t)能包含原信号ƒ(t)的 全部信息量,则采样频率只有满足下面的关系
4 分级控制系统
生产过程中既存在控制问题,也存在大 量的管理问题。 由若干台微处理器或微机分别承担部分控制 任务,代替了集中控制的计算机。 这种系统的特点是将控制功能分散,用多台 计算机分别完成不同的控制功能,管理则采用集 中管理。
计算机控制系统
计算机控制系统第一章1计算机控制系统的组成:计算机,I/O接口电路,通用外部设备,工业生产对象。
2按功能计算机控制系统可分为:直接数字控制系统,操作指导控制系统,计算机监督控制,分布式控制系统,计算机集成制造系统。
3 操作指导系统工作原理:计算机的输出不直接用来控制生产对象,而只是对系统过程参数进行收集、加工处理,然后输出数据。
在这种系统中,每隔一定的时间,经A/D转换后送入计算机进行加工处理,然后再进行报警、打印或显示操作。
特点:计算机不直接参与过程控制,而是由操作人员(或别的控制装置)根据测量结果来改变设定值或者进行必要的操作。
4直接数字控制系统(DDC)工作原理:用一台计算机对多个被控参数进行巡回检测,结果与设定值相比较,按PID规律或直接数字控制方法进行控制运算,然后输出到执行机构,对生产过程进行控制,使被控参数稳定在给定值。
特点:计算机直接参与控制,系统经计算机构成了闭环。
5计算机监督控制系统(SCC)工作原理:在DDC系统中,用计算机代替模拟调节器进行控制,而在SSC系统中,则由计算机按照描述生产过程的数学模型计算出最佳给定值后,送给模拟调节器或DDC计算机,并由模拟调节器或DDC计算机控制生产过程,使生产过程处于最优工作状态。
特点:SCC系统就结构来讲有两种:一种是SCC+模拟调节器控制系统,另一种是SCC+DDC控制系统。
第二、三章1 模拟量输入通道包括信号测量部分,信号调理电路,模拟多路开关,A/D转换器,输入控制接口。
2模拟量输出通道包括计算机控制接口,D/A转换器,驱动电路,执行机构。
3 A/D转换后得到的数据要经过数字滤波和标定变换环节才能得到准确结果。
4采样保持器有采样和保持两种状态。
5常采用的数字滤波方法:程序判断滤波,中值滤波,算术平均值滤波,加权平均值滤波,滑动平均值滤波,低通滤波,复合数字滤波。
6键盘分为独立式键盘和行列式键盘。
7 LED显示方法有动态显示和静态显示。
计算机控制系统
计算机控制系统随着科技的飞速发展,计算机控制系统已经成为现代生产过程中不可或缺的一部分。
计算机控制系统结合了计算机技术和自动化控制理论,通过在工业生产中引入计算机实现对生产过程的实时监控和调整,以追求最佳性能和生产效率。
一、计算机控制系统的基本构成计算机控制系统主要由硬件和软件两大部分组成。
硬件部分包括计算机、输入输出设备、控制对象和传感器等。
软件部分则包括操作系统、控制算法程序和其他支持软件等。
通过硬件和软件的协同工作,计算机控制系统可实现对生产过程的精确控制。
二、计算机控制系统的主要优点1、自动化:计算机控制系统能根据预设程序自动监控和调整生产过程,减轻了人工操作负担,提高了生产效率。
2、精确性:计算机控制系统可以通过传感器实时获取生产数据,通过算法程序进行精确计算和控制,避免了人为误差。
3、优化性能:计算机控制系统可以通过优化算法不断优化生产过程,提高产品质量和性能。
4、远程监控:通过互联网技术,计算机控制系统可以实现远程监控,方便管理人员随时了解生产状况并进行调整。
三、计算机控制系统在各行业的应用1、制造业:在制造业中,计算机控制系统被广泛应用于生产线的控制、工艺过程的优化、设备故障的预测和维护等。
2、能源行业:在能源行业中,计算机控制系统负责对电力、石油、煤炭等能源的生产、传输和分配进行实时监控和控制。
3、交通运输业:在交通运输业中,计算机控制系统用于对交通信号灯、地铁列车、航空交通等的管理和控制。
4、农业:在农业领域,计算机控制系统已开始用于大棚种植、畜牧业和渔业等,通过精准控制提高农业生产效率。
四、未来发展趋势随着、物联网和大数据等技术的发展,计算机控制系统将迎来更多的发展机遇。
未来,计算机控制系统将更加智能化、自适应和协同化,能够更好地满足复杂多变的生产需求。
随着绿色环保理念的深入人心,计算机控制系统也将更加注重节能减排和环保,助力实现可持续发展目标。
计算机控制系统在自动化和效率方面具有显著优势,广泛应用于各行业领域。
简述计算机控制系统的基本要求
简述计算机控制系统的基本要求计算机控制系统是指由计算机控制和管理的一种自动化控制系统,它通过对物理过程的感知和控制,实现工业生产和自动化操作。
在现代工业中,计算机控制系统已经成为了不可或缺的一部分,起到了提高生产效率、降低生产成本、提高产品质量和可靠性等重要作用。
要使计算机控制系统能够正常运行和满足实际需求,就需要具备一定的基本要求。
接下来将从以下四个方面进行简述。
一、稳定性要求计算机控制系统的稳定性是指系统的输出在输入和各种干扰作用下保持一定的稳定性和可靠性。
稳定性要求可以通过以下几个方面进行保证:1.输入稳定性:输入信号应当稳定且无干扰,以确保计算机系统可以准确捕获和处理输入信号。
2.输出稳定性:控制系统的输出应当具有可靠性和稳定性,以确保系统的控制效果达到预期。
3.系统响应稳定性:系统的响应速度应当稳定,不能出现过度反应或迟滞现象,以确保系统可以快速、准确地进行响应和控制。
4.抗干扰能力:系统应当具备一定的抗干扰能力,可以抵御来自外界的各种干扰信号,并保持系统的稳定性和正常运行。
二、速度要求计算机控制系统的速度要求主要包括实时性和响应速度等方面。
实时性是指系统对输入信号的响应速度应当满足实际应用需求,特别是在需要快速控制和响应的场景下。
计算机控制系统的实时性要求可以通过以下几个方面进行保证:1.硬件性能:计算机系统的硬件配置应当满足实时需求,包括处理器的主频、存储器容量和带宽等。
2.软件算法优化:系统的软件算法应当经过优化,提高系统的运行效率和速度,保证实时性能的达到。
3.通信速度:计算机控制系统中的通信速度也是影响实时性能的一个关键因素,合理选择和配置通信设备可以提高通信速度。
三、可靠性要求计算机控制系统的可靠性是指系统能够稳定、准确地工作,不出现故障和错误。
保证计算机控制系统的可靠性可以从以下几个方面进行考虑:1.硬件可靠性:选用高质量的硬件设备,减少硬件故障的概率,提高系统的可靠性。
计算机控制系统
计算机控制系统计算机控制系统是在自动控制技术和计算机技术发展的基础上产生的。
若将自动控制系统中的控制器的功能用计算机来实现,就组成了典型的计算机控制系统。
它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。
其中辅助部件主要指输入输出接口、检测装置和执行装置等。
它与被控对象的联系和部件间的联系通常有两种方式:有线方式、无线方式。
控制目的可以是使被控对象的状态或运动过程达到某种要求,也可以是达到某种最优化目标。
1.计算机控制系统的工作原理编辑计算机控制系统包括硬件组成和软件组成。
在计算机控制系统中,需有专门的数字-模拟转换设备和模拟-数字转换设备。
由于过程控制一般都是实时控制,有时对计算机速度的要求不高,但要求可靠性高、响应及时。
计算机控制系统的工作原理可归纳为以下三个过程:(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。
这三个过程不断重复,使整个系统按照一定的品质指标进行工作,并对被控量和设备本身的异常现象及时作出处理。
2.计算机控制系统面临的挑战编辑计算机控制系统虽然控制规律灵活多样,改动方便;控制精度高,抑制扰动能力强,能实现最优控制;能够实现数据统计和工况显示,控制效率高;控制与管理一体化,进一步提高自动化程度。
但是由于经典控制理论主要研究的对象是单变量常系数线性系统,它只适用于单输入单输出控制系统。
系统的数学模型采用传递函数表示,系统的分析和综合方法主要是基于根轨迹法和频率法[3]。
现代控制理论主要采用最优控制、系统辨识和最优估计、自适应控制等分析和设计方法。
而系统分析的数学模型主要用状态空间描述。
随着要研究的对象和系统越来越复杂,依赖于数学模型的传统控制理论难以解决复杂系统的控制问题:(1)不确定性的模型传统控制是基于模型的控制,模型包括控制对象和干扰模型。
计算机控制系统
一、1.计算机控制系统就是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的技术工程系统2.计算机控制系统都和一般计算机系统一样,是由硬件和软件部分组成.3.计算机控制系统的硬件主要由主机、外部设备、过程输入出设备和广义被控对象组成.4.软件是计算机工作程序的统称,软件系统亦称程序系统,是实现预期信息处理功能的各种程序的集合。
通常由系统软件和应用软件组成.• (1)系统软件系统软件即为通用性软件,主要包括操作系统、数据库系统和一些公共服务软件(如各种计算机语言编译、程序诊断以及网络通讯等软件)。
(2)应用软件是计算机系统软件支持下实现各种应用功能的专用程序。
计算机控制系统的应用软件一般包括控制程序,过程输入和输出程序,人机接口程序,显示、打印、报警和故障连锁程序等.5.计算机控制系统的类型监测与操作指导,直接数字控制、顺序控制、监督控制以及控制管理集成的功能6.计算机控制相对于模拟控制的主要特点:(1)计算机控制利用计算机的存储记忆、数字运算和显示功能,可以同时实现模拟变送器、控制器、指示器、手持器等多种模拟仪表的功能,并且便于集中监视和操作。
(2)计算机控制利用计算机快速运算能力,通过分时工作,可以用一台计算机同时控制多个回路;并且还可同时实现DDC、顺序控制、监督控制等多种控制功能。
• (3)计算机控制利用计算机强大的信息处理能力,可以实现模拟控制难以实现的各种先进的控制策略;而且可以实现对于难以控制的复杂被控对象的有效控制。
• (4)计算机控制系统调试、整定灵活方便。
• (5)利用网络分布式结构可以构成计算机集成管理系统,实现工业生产与经营管理。
的一体化,大大提高工业企业的综合自动化水平。
• (6)计算机控制系统中同时存在连续型和离散型两类信号,系统中必须有A/D和D/A转换器实现连续信号和模拟信号的相互转换。
连续系统控制理论不直接用于计算机控制分析和设计二、7.• 数字信号是按相同时间间隔和先后顺序依次出现的数字序列;f (nt),n = 0,1,L d• 数字信号的特点:在时间上是离散的,幅值上也是离散的;• 采样信号f * (t)(又称为离散的模拟信号)连续信号f (t)通过采样过程变为时间离散、幅值连续的信号。
计算机控制系统的概念
计算机控制系统的概念
计算机控制系统是一种系统化的电子系统,通过电子设备和计算机控制软件的相互作用,控制工业、商业、军事和其他应用领域中的各种过程。
计算机控制系统通常由硬件和软件两部分组成。
硬件部分包括各种传感器、执行器、运动控制器等设备。
软件部分则包括编程语言、算法、数据结构等编程技术。
计算机控制系统旨在通过对各种过程的自动化控制,提高生产效率和质量,同时减少人员操作和减少错误发生率。
计算机控制系统有很多应用,其中最常见的是工业生产自动化,例如制造业中的自动加工设备、汽车生产线以及衣物生产线等。
计算机控制系统还广泛应用于军事和航空航天领域,如导弹控制系统和航空器自动驾驶系统。
此外,计算机控制系统在商业、医疗、交通等行业也有着诸多应用,如自动售货机、医疗器械,智能交通信号灯等。
计算机控制系统主要优点是精准性和稳定性,能在多种环境条件下对过程进行精确控制和实时反馈。
计算机控制系统还能帮助减少员工的劳动强度和错误率,提高生产效率和产品质量,降低运营成本。
另外,它也可以进行协同控制,实现多个设备、程序和系统之间的有效通信,从而使得整个控制过程更加高效和协调。
总之,计算机控制系统是一个广泛的概念,它有助于将各种流程自动化、精确化和优化化。
随着计算能力逐渐提高,计算机控制系统也将不断进行创新发展,为人类生产生活带来更多的便利和利益。
计算机控制系统概述
计算机控制系统概述引言计算机控制系统是现代工业和科学领域中的重要组成部分,它使用计算机技术来实现对生产过程、机械设备、工业自动化系统等的控制。
本文将对计算机控制系统的概念、原理、组成以及应用进行综述。
概念计算机控制系统是指通过计算机技术实现对某个对象或系统的控制。
它将计算机作为核心元素,通过数学模型和算法来监测、计算和控制对象或系统的行为。
计算机控制系统通常由硬件和软件组成。
硬件包括传感器、执行器、通信设备等,而软件则是实现控制逻辑和算法的程序。
原理计算机控制系统的工作原理基于反馈控制原理。
它通过传感器检测系统的状态或参数,然后将这些数据传输给计算机进行处理。
计算机根据预先设定的控制算法对数据进行分析和计算,并生成相应的控制信号。
这些控制信号通过执行器作用于系统,调节系统参数以实现控制目标。
反馈环节可以实时监测系统的实际状态,并根据实际情况调整控制策略,从而实现更加精确的控制。
组成计算机控制系统主要由以下几个组成部分构成:1. 传感器与执行器传感器用于检测系统的状态或参数,并将其转化为电信号或数字信号,传递给计算机进行处理。
常见的传感器有温度传感器、压力传感器、光学传感器等。
执行器则用于将计算机生成的控制信号转化为机械动作,对系统进行实际的控制。
例如,电机、阀门、泵等都是常见的执行器。
2. 控制算法控制算法是计算机控制系统的核心部分,它决定了计算机如何根据传感器数据生成控制信号。
常见的控制算法包括比例积分微分(PID)控制、模糊控制、神经网络控制等。
这些算法根据不同的控制需求和对象特性进行选择和优化,以实现最优的控制效果。
3. 通信设备通信设备用于实现计算机与传感器、执行器之间的信息传输。
常见的通信设备有串口、以太网、无线通信等。
通过通信设备,计算机可以接收传感器的数据,并发送控制信号给执行器。
4. 人机界面人机界面是计算机控制系统与人的交互界面。
它提供了人们与控制系统进行沟通、参数设定和状态监测的手段。
简述数控设备组成部分
简述数控设备组成部分
数控设备是一种自动控制工具机床的设备,主要由计算机控制系统、执行机构、传感器和伺服驱动器等组成。
1. 计算机控制系统:数控设备的核心部分,主要由嵌入式计算机或PC机、数控系统软件和人机界面组成。
计算机控制系统负责处理用户输入的加工程序,控制执行机构运动、监测加工过程,并实时反馈加工状态。
2. 执行机构:执行机构是数控设备的主要动力和运动部件,负责按照计算机控制系统的指令,实现工件的加工。
常见的执行机构包括主轴、伺服电机、进给电机等。
3. 传感器:传感器用于感知机床和工件的状态和位置信息,并将信息传递给计算机控制系统。
常见的传感器包括编码器、位移传感器、加速度传感器等。
4. 伺服驱动器:伺服驱动器负责控制执行机构的运动,将计算机控制系统发出的指令转化为电压或电流信号,控制伺服电机实现运动。
伺服驱动器一般由伺服控制器和功率放大器组成。
5. 辅助设备:辅助设备包括刀具库、工具传感器、冷却液供给系统等,用于提供必要的工具和材料,保证机床正常运作。
以上是数控设备主要的组成部分,不同类型的设备可能会有一些其他的附加部件。
总体来说,数控设备通过计算机控制系统实现工件加工的自动化和精确控制。
计算机控制系统的原理
计算机控制系统的原理嘿,朋友们!今天咱就来唠唠计算机控制系统的原理。
这玩意儿啊,就像是一个超级聪明的大脑在指挥着各种机器设备干活呢!你想啊,计算机控制系统就好比是一个厉害的指挥官,它能精准地控制着每一个环节。
它接收各种信息,就像我们的眼睛和耳朵在收集情报一样。
然后呢,它会快速地分析这些信息,做出最明智的决策,这可比我们人类思考得快多啦!这不就像是一个超级学霸,啥题都能快速解出来嘛!计算机控制系统还特别可靠呢!它不会像我们人一样会累会犯错。
它可以一直稳定地工作,时刻保持警惕。
如果把一个生产过程比作一场比赛,那计算机控制系统就是那个永不失误的运动员,一直向着胜利冲刺。
它的反应速度也是惊人的呀!一旦有啥情况,它能在瞬间做出反应,调整各种参数,让一切都保持在最佳状态。
这就好像是一个武林高手,面对敌人的攻击,能迅速出招应对,丝毫不含糊。
而且哦,计算机控制系统还能实现很多复杂的控制策略呢!它能根据不同的需求和情况,灵活地调整控制方式。
这就跟我们人一样,面对不同的场景会有不同的应对方法,可机灵啦!比如说,在一些对精度要求特别高的生产中,它就能精确地控制每一个步骤,确保产品的质量。
那它是怎么做到这些的呢?这就得说说它的几个关键部分啦。
传感器就像是它的侦察兵,到处去收集信息;控制器呢,就是那个智慧的大脑,分析和决策都靠它;而执行器呀,就是那个听话的小兵,按照大脑的指示去行动。
它们三个配合得那叫一个默契,缺一不可啊!你说要是没有计算机控制系统,那我们的生活得变成啥样啊?很多自动化的设备都没法正常工作啦,那多不方便呀!所以说呀,这计算机控制系统可真是个了不起的发明,给我们的生活带来了太多的便利和进步。
咱再想想,未来的计算机控制系统会发展成啥样呢?是不是会更加智能,更加厉害呢?说不定以后它都能自己学习和进化啦,那可就太牛啦!哎呀,真让人期待呀!总之呢,计算机控制系统就是这么一个神奇又重要的东西,它在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。
第六章计算机控制系统
⊥ a2
an ⊥
Uo
+
倒R-2R型
早期的D/A集成芯片
只具有从数字量 到模拟电流输出量转 换的功能。
使用时必须在外 电路中加数字输入锁 存器(I/O或扩展I/O 口、参考电压源以及 输出电压转换电路
中期的D/A集成芯片 近期的D/A集成芯片
增加了一些与 计算机接口相关的 电路及引脚,具有 数字输入所存功能 电路,能和CPU数 据总线直接相连。
脉冲个数的检测 脉冲频率与周期的检测 脉冲宽度的检测
测频法原理
(a)
(b)
(c)
被测信号fx
脉冲形 成电路
脉冲信号
闸门
(e)
T
fx
N T
门控 电路
(d)
时基信号 发生器
测周法原理
计数器 振荡器
脉冲 形成电路
闸门
被测信号fx
脉冲
形成电路
门控 电路
计数器
6.4.4 计算机测试系统的设计
主机选型
设计任务 输入通道结构
多
电信号经过处理并转换成计算机能
工 业
。 。
道 开 关
识别的数字量,输入计算机中。
对 象
计算机将采集来的数字量根据
需要进行不同的判识、预算,得出
所需要的结果。
A/D
显示
计
算
打印
机
采
样
报警
控
制
直接数字控制系统
分时地对被控对象的状态参数进行测试,根据测试的结果与给定值
的差值,按照预先制定的控制算法进行数学分析、运算后,控制量输出
企业级经营管理计算机
到其他工厂的生 产数据运输指令
工业级集中监督计算机
计算机控制系统
计算机控制系统计算机控制系统是指利用计算机技术对实际工作场景进行自动化控制的系统。
这种系统利用计算机的高速计算和精确控制的特性,通过对输入信号进行采集、处理以及对输出信号进行控制,实现对设备、机器或工艺过程的控制和监测。
计算机控制系统广泛应用于生产、交通、医疗等领域,为人类带来了极大的便利和效益。
组成计算机控制系统主要由以下几个部分组成:1. 传感器与执行器传感器负责将实际工作场景中的物理量、参数转化为电信号,然后将电信号传递给计算机系统。
常见的传感器有温度传感器、压力传感器、光电传感器等。
执行器则负责将计算机系统输出的信号转化为相应的动作或工作状态。
常见的执行器有电动阀门、电机、继电器等。
2. 硬件接口硬件接口是连接计算机系统和传感器、执行器之间的纽带,它负责控制信号的输入和输出。
硬件接口通常由模拟输入/输出和数字输入/输出两部分组成。
模拟输入/输出接口主要用于处理连续变化的信号,而数字输入/输出接口则用于处理离散的开关信号。
3. 控制器控制器是计算机控制系统的核心部分,它负责对采集到的信号进行处理和计算,根据事先设定的控制算法生成控制信号,并将控制信号发送给执行器。
控制器通常由硬件和软件两部分组成,硬件部分包括中央处理器、存储器和输入/输出接口,软件部分则包括控制算法和运行在计算机系统上的控制程序。
4. 人机界面人机界面是计算机控制系统与操作人员进行交互的界面,通过人机界面,操作人员可以监控和调整计算机控制系统的工作状态和参数设置。
常见的人机界面包括显示屏、键盘、鼠标、触摸屏等。
应用领域计算机控制系统广泛应用于各个领域,以下是几个常见的应用领域:1. 工业自动化在工业生产领域中,计算机控制系统可以对生产线进行自动化控制,实现物料的输送、加工、包装等环节的自动化操作。
这不仅提高了生产效率和产品质量,还减少了人力成本和人为错误带来的问题。
2. 交通运输在交通运输领域中,计算机控制系统可以用于交通信号控制、车辆导航、智能交通管理等方面。
计算机控制系统知识点
计算机控制系统知识点计算机控制系统是指利用计算机作为中央控制器来控制工业过程、交通运输、机械制造等领域中的各种控制系统的一种系统。
计算机控制系统知识点众多,其中包括计算机控制系统的基本组成、控制系统的分类、控制系统的特点、控制系统的控制方法、控制系统的优化等诸多内容。
一、计算机控制系统的基本组成计算机控制系统由输入、输出、控制器、执行机构四个部分组成。
其中输入部分通常包括传感器、信号调理电路、模数转换器等;输出部分通常包括数字信号输出器、模拟信号输出器、执行机构等。
控制器一般是指由微处理器、可编程逻辑控制器(PLC)或船用控制器等构成的控制模块,执行机构一般指各种电动机、泵、阀门等用来控制操作对象的机构。
二、控制系统的分类根据控制对象的特点,控制系统可以分为连续型系统和离散型系统。
连续型系统是指控制对象运动过程中的时间是连续的,例如温度、压力、流量等都是连续的;离散型系统指控制对象运动过程中的时间是离散的,例如工艺流程、机具动作等都是离散的。
根据控制系统的算法,控制系统可以分为开环控制系统和闭环控制系统。
开环控制系统是指没有反馈信号或反馈信号量不参与控制算法的控制系统。
例如,定时器就是一个开环控制器。
闭环控制系统是指反馈信号量参与控制算法的控制系统,也称为反馈控制系统。
三、控制系统的特点控制系统的特点包括:系统的控制目标明确、控制精度高、响应速度快、稳定性好、可靠性高、可编程性强等特点。
四、控制系统的控制方法根据控制系统的特点和用途不同,控制系统的控制方法也各有不同。
常见的控制方法包括:1、比例控制:比例控制是指控制输出量与输入量呈比例关系的控制方法。
比例控制在工业生产中广泛应用,例如机床加工中的主轴脉冲控制就采用了比例控制技术。
2、积分控制:积分控制是指控制器对偏差信号进行积分运算后输出控制信号的控制方法。
积分控制常用于工业自动化中的流量控制、温度控制等方面。
3、微分控制:微分控制是指控制器对偏差信号进行微分运算后输出控制信号的控制方法。
计算机控制系统的组成及其工作原理
计算机控制系统的组成及其工作原理大家好,今天我要给大家讲解一下计算机控制系统的组成及其工作原理。
我们要明白什么是计算机控制系统。
简单来说,计算机控制系统就是用计算机来控制其他设备的一种方法。
它可以实现对各种设备的精确控制,提高生产效率和质量。
那么,计算机控制系统到底由哪些部分组成呢?它的工作原理又是怎样的呢?接下来,我将从以下几个方面给大家详细讲解。
一、计算机控制系统的组成1.1 控制器硬件计算机控制系统的核心是控制器,它负责接收输入信号,经过处理后输出控制信号。
控制器硬件主要包括中央处理器(CPU)、存储器、输入输出接口等部分。
其中,中央处理器是控制器的大脑,负责执行各种指令;存储器用于存储程序和数据;输入输出接口用于与被控设备进行通信。
1.2 传感器和执行器传感器是计算机控制系统的眼睛,负责感知外部环境的变化。
它可以将物理量转换成电信号,供控制器处理。
常见的传感器有温度传感器、压力传感器、位置传感器等。
执行器则是计算机控制系统的手和脚,负责根据控制器发出的控制信号执行相应的操作。
常见的执行器有电机、电磁阀、开关等。
二、计算机控制系统的工作原理2.1 信号采集和处理计算机控制系统的工作开始于信号采集。
传感器将外部环境的物理量转换成电信号,通过输入输出接口传输给控制器。
控制器收到信号后,进行采样、量化和编码处理,将其转化为数字信号。
这一过程需要用到一些专门的芯片和技术,如模数转换器(ADC)和数字信号处理器(DSP)。
2.2 控制策略设计控制策略是计算机控制系统的灵魂,它决定了系统如何根据输入信号进行控制。
常见的控制策略有PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
这些控制策略都有各自的优缺点,需要根据具体应用场景进行选择。
在设计控制策略时,需要考虑系统的稳定性、响应速度、鲁棒性等因素。
2.3 控制算法实现控制算法是将控制策略具体化为一系列指令的过程。
这些指令需要通过中央处理器来执行。
在实现控制算法时,需要注意算法的复杂度、可读性和可维护性。
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总线组成:
数据总线
地址总线
控制总线
电源
数据总线
是外部设备和总线主控设备之间进行数据 传送的数据通道;
通常用D0、D1…Dn表示数据位的序号,序 号和数据的位权一致;
n表示数据宽度,表示总线传输数据的能力; 数据总线宽度基本上表征了总线数据传输 能力,反映该总线的性能。
1 前四章重点内容回顾
2.总线部分
总线的组成及功能 RS-232C和RS-485串行通信接口及其区别
总线定义:
采用总线结构是微型计算机系统体系结构 的特点之一。总线是若干连线的集合。
是计算机各模块间进行信息传输的通道;
包括通道控制、仲裁方法、传输方式等内 容。 总线结构越来越复杂,功能越来越强大。了解 总线对工程技术人员来说很重要。
RS-232C采用电平传输,在通信速率为 19.2kbit/s时,其通信距离只有15m,若要延长 通信距离,必须以降低通信速率为代价。
RS-485串行通信接口
在许多工业过程控制中,往往要求用最少的信号线来 完成通信任务。目前广泛应用的RS-485串行接口总线就是 为适应这种需要应运而生的。它实际就是RS-422总线的变 型,二者不同之处在于:RS-422为全双工,采用两对差分 平衡信号线;而RS-485为半双工,只需一对平衡差分信号 线。RS-485更适合于多站互连(已经具备了现场总线的概 念),一个发送驱动器最多可连接大于32个负载设备,负 载设备可以是被动发送器、接收器和收发器。其电路结构 是在平衡连接的电缆上挂接发送器、接收器或组合收发器,
接口 输入通道 检测
生 产
算
过
报警 机
给定值
接口
程
输出通道 执行器
直接数字控制系统
监督计算机控制系统(SCC)
监督计算机控制系统即SCC--是OGC系统与常 规仪表控制系统或与DDC系统综合而成的两级系
统。显然,这属于计算机在线最优控制的一种形
式。当上位机出现故障时,可由下位机独立完成 控制。下位机直接参与生产过程控制,要求其实 时性好,可靠性高和抗干扰能力强;而上位机承 担高级控制与管理任务,应配置数据处理能力强,
RS-232C串行通信接口
RS-232C总线是由美国电子工业协会EIA于1969年 修定的一种通信接口标准,专门用于数据终端设 备DTE和数据通信设备DCE之间的串行通信。数据 终端设备DTE(Data Terminal Equipment )是数 据的源点或归宿,通常是指输入、输出设备和传 输控制器或者计算机等数据处理装置及其通信控 制器。数据通信设备DCE(Data Communi_cation Equipment)的任务是实现由源点到目的点的传输, 通常是指自动呼叫应答设备、调制解调器以及其 它一些中间装置的集合。目前RS—232C接口已成 为计算机的标准配置,如串行口COM1、COM2均为 RS-232C总线接口标准。
计算机控制系统执行控制程序的过程步骤
a.实时数据采集--对来自测量变送器的被控量的 瞬时值进行采集和输入; b.实时数据处理--对采集到的被控量进行分析、 比较和处理,按一定的控制 规律运算,进行控制决策; c.实时输出控制--根据控制决策,实时地对执行 器发出控制信号,完成监控 任务; d.信息管理--信息共享与管理。
采用可编程并行接口 8255A
PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PA6
10 k 8
+5V
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8
PA7
采用8255A扩展独立式按键
独立式按键扩展
采用三态缓冲器 74HC245
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
KEYCS 1A 1B
存储容量大的高档计算机。
S CC 工艺数据 显示 打印 报警 计 算 机
给定值
模 拟 控 制 器
测量
控制
生 产 过 程
(a) SCC+模拟控制器系统
工艺数据
SCC
给定值
显示 打印 报警
计 算 机
DDC 用 计 算 机测量Biblioteka 控制生 产 过 程
(b) SCC+ DDC控制系统
监督计算机控制系统的两种结构形式
键按下
键释放
前沿抖动
闭合稳定
后沿抖动 释放稳定
按键抖动波形 图 6-2 按键的抖动干扰
键盘的特点与确认
按键的确认:
按键的电路如右图所示。 当S按下时,VA=0,为低 电平; 当S未按下时,VA=1,为 高电平;反之依然。 按键的闭合与否,反映在 电压上就是呈现高电平 或低电平。 通过对电平高低状态的检 测,便可判断按键按下 与否。
地址总线
是外部设备和总线主控设备之间传送地址 信息的通道; 通常用A0、A1…An表示; 地址总线的宽度表明了该总线的寻址范围。
控制总线
是专供各种控制信号传递的通道,总线操 作的各项功能都是由控制总线完成的; 是总线信号中种类最多、变化最大、功能 最强的信号,最能体现总线特色;
DDC系统与SCC系统的区别
DDC系统中对生产过程产生直接影响的被控参 数给定值是预先设定的,不能根据生产工艺信息 的变化及时修改,因此无法使生产过程处于最优 工况; SCC系统中,计算机按照描述生产过程的数学 模型计算出最佳给定值送给模拟调节器或DDC计 算机,因此使生产过程始终处于最优工况。
且在电缆两端各挂接一个终端电阻用于消除两线间的干扰。
RS-485的接口采用二线差分平衡传输;
当采用+5V电源供电时,若差分电压信号为-
2500~-200mV时,为逻辑“0”;若差分电压信 号为+2500~+200mV时,为逻辑“1”;若差分 电压信号为-200~+200mV时,为高阻状态;
RS-232C的电气特性
由于 RS-232C 是早期为促进公用电话网络进 行数据通信而制定的标准。为了增加信号在线路 上的传输距离和提高抗干扰能力,RS-232C采用了 较高的传输电平,且为双极性、公共地和负逻辑, 即规定逻辑“1”状态电平为-15~-5V,逻辑“0” 状态电平为+5~+15V。
由于计算机均采用TTL逻辑电平。TTL电平 规定低电平“0”在0~+0.8V之间,高电平“1” 在+2.4~+5V之间,因此在TTL电路与RS-232C总 线之间要进行电平的转换及正反逻辑的转换, 否则将使TTL电路烧毁。
计算机控制系统
主讲教师:路飞
山东大学控制科学与工程学院 Email:lawyerlf@;Tel:88392115
复习(一)
主要知识点
1 对前四章重点内容的回顾
2 习题
1 前四章重点内容回顾
1.绪论部分
了解计算机控制系统的构成原理 了解计算机控制系统硬件组成与软件组成 初步认识微型计算机控制系统分类
10 k 8
+5V
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8
2A
3A 4A 5A 6A 7A 8A
2B
3B 4B 5B 6B 7B 8B DIR
数据采集系统(DAS) 操作指导控制系统 (OGC) 直接数字控制系统(DDC) 监督计算机控制系统(SCC)
集散控制系统(DCS) 现场总线控制系统(FCS) 工业过程计算机集成制造系(CIMS)
直接数字控制系统(DDC)
DDC系统--是用一台计算机不仅完成对多个被控 参数的数据采集,而且能按一定的控制规律进行实时
几个常用术语
◆
在线(Online):计算机控制系统与生产设备直接相连 离线(Offline):计算机控制系统与生产设备断开 实时(Real time):计算机输入、输出和计算都在规定时
◆
间内完成
◆
在线与实时的关系 — 一个在线系统不一定是实时系统
— 一个实时系统必定是在线系统
计算机控制系统的组成
计算机控制系统由两大部分组成—一部分是 计算机及其输入输出通道,另一部分是工业生产对 象。 硬件组成 软件组成
硬件组成
计算机控制系统硬件一般包括:
主机—CPU +RAM+ROM+系统总线 常规外部设备——输入/输出设备、外存储器 等 过程输入输出通道—AI、AO、DI、DO 外部设备—接口电路 运行操作台—CRT、LED、LCD 等 网络通信接口—RS-232C通信接口等 实时时钟 工业自动化仪表
不同总线标准最大的不同体现在控制总线 上,地址总线、数据总线、电源可以相同或 相似。
电源
+12V、-12V、+5V、-5V是系统必备总线;
计算机系统发展的趋势:向低压发展。
总线功能
总线功能是计算机总线研究的重点; A-BUS、D-BUS、C-BUS的功能:
数据传输功能; 中断功能; 多主设备支持功能; 错误处理功能。
总线分类: 在计算机系统中,一般将总线分为内部总 线(系统总线)和外部总线。
内部总线—计算机内部各功能模块之间进行通 信的通道,是构成完整计算机系统的内部信息 枢纽。如:ISA总线、PCI总线、STD总线。 外部总线—用于计算机系统与系统之间或计算 机系统与外部设备之间的通信。有两类:
并行总线:各位间并行传输; 串行总线:各位间串行传输。
决策,并通过过程输出通道发出控制信号,实现对生
产过程的闭环控制。为了操作方便,DDC系统还配置
一个包括给定、显示、报警等功能的操作控制台。
DDC系统中的一台计算机不仅完全取代了多个模拟调 节器,而且在各个回路的控制方案上,不改变硬件只 通过改变程序就能有效地实现各种各样的复杂控制。
显示 计 打印机
RS-485的接口电路本章从略。
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