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。
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。
计算机控制系统知识点
计算机控制系统知识点一、计算机控制系统的定义计算机控制系统是一种利用计算机技术进行控制的系统，通过计算机对被控制对象进行监测、分析、控制和调度，实现自动化生产和运行。
计算机控制系统广泛应用于工业生产中的自动化设备、交通运输系统、医疗设备等领域。
二、计算机控制系统的组成1. 控制器：控制器是计算机控制系统的核心部件，负责对整个系统进行控制和监测。
控制器通常由计算机主机、输入输出设备、运算器、存储器等组成。
2. 输入输出设备：输入设备用于将外部系统中的数据传输到计算机控制系统中，输出设备则将计算机处理后的数据传输到外部系统中。
3. 运算器：运算器是计算机控制系统的“大脑”，负责进行各种数学运算和逻辑运算。
4. 存储器：存储器主要用于存储程序和数据，包括内存和外存两种形式。
三、计算机控制系统的工作原理计算机控制系统通过输入设备获取外部信息，经过运算和逻辑判断后，通过输出设备输出控制指令，实现对被控制对象的自动控制。
整个过程中，计算机控制系统需要经历输入、运算、输出三个基本过程。
四、计算机控制系统的应用1. 工业生产领域：计算机控制系统广泛应用于各种自动化生产设备中，提高了生产效率和生产质量。
2. 交通运输领域：交通信号灯、地铁列车调度系统等都是计算机控制系统的应用案例，提高了交通运输效率和安全性。
3. 医疗设备领域：医用X射线机、B超仪、电子胃镜等医疗设备都采用了计算机控制系统，提高了医疗诊断的准确性和效率。
五、计算机控制系统的发展趋势随着计算机技术的不断发展和进步，计算机控制系统将更加智能化、网络化和集成化。
未来，计算机控制系统将更加便捷、高效、智能，为人类社会的发展和进步提供更大的帮助和支持。
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
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。
计算机控制系统3篇
计算机控制系统第一篇：计算机控制系统的基本概念和特点计算机控制系统是指将计算机技术应用于工业控制中，将工业过程中的自动化、智能化和信息化相结合的控制系统。
它是现代工业控制中的一种重要手段，已经成为工业现代化的关键技术之一。
计算机控制系统具有如下特点：1. 实时性强计算机控制系统可以实时监测和控制生产过程，实时处理传感器信号和执行器指令。
相对于其他工业控制系统，计算机控制系统的响应速度更快、精度更高、灵敏度更强。
2. 稳定性好计算机控制系统可以消除因温度、噪声等环境因素而引起的误差，从而保证了系统的稳定性和可靠性。
3. 灵活性高计算机控制系统可以对不同的生产工艺、产品进行多样化的控制，同时也可以根据生产过程的变化进行自适应调整，具有更高的灵活性。
4. 信息处理能力强计算机控制系统可以处理海量的数据，并将数据转化为生产控制的指令，从而可以更加有效地管理生产过程和提高生产效率。
5. 维护保养容易计算机控制系统的硬件和软件可以进行模块化设计，便于维护保养和升级扩展。
总之，计算机控制系统是一种高效、精密、灵活、可靠的工业控制手段，可以满足现代工业对于自动化、高效率、高质量的要求，因此在工业控制应用领域得到了广泛的推广和使用。
第二篇：计算机控制系统的基本结构和工作原理计算机控制系统主要包括硬件系统和软件系统两个部分。
硬件系统包括计算机、输入输出设备、传感器、执行器等多个部分。
其中，计算机作为中央处理器，负责控制和管理整个系统，输入输出设备用于输入控制指令和输出控制结果，传感器用于测量生产过程中各种物理量，执行器用于执行控制指令，并将控制结果反馈给控制系统，以实现生产过程的控制。
软件系统是指控制系统中的程序和算法，用于对采集的数据进行处理，并产生控制指令，控制整个生产过程。
软件可以分为应用软件和系统软件两个层次。
应用软件用于完成特定的应用目标，例如生产线的调度、质量控制、设备管理等。
系统软件包括操作系统、编译器、调试工具等，用于支持应用软件的开发和运行，保障了整个计算机控制系统的有效工作。
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
计算机控制系统是当前自动控制系统的主流方向。
它是利用计算机的硬件和软件代替了自动控制系统的控制器，以自动控制技术、计算机技术、检测技术、计算机通信与网络为基础，利用计算机快速强大的数值计算、逻辑判断等信息加工能力来完成常规控制技术无法完成的任务，达到常规控制技术无法达到的性能指标一般来说，自动控制系统随着控制对象、控制规律和执行机构的不同而具有不同的特性，但可归纳为以下两种形式闭环控制系统开环控制系统该系统通过测量元件对被控对象的被控参数进行测量，再由变送单元将被测参数变成一定形式的电信号，反馈给控制器。
控制器将反馈信号对应的工程量与给定值进行比较，如有误差，则控制器按照预定的控制规律产生控制信号来驱动执行机构工作，使被控参数的值达到预定的要求开环控制系统，它的控制器直接根据给定值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计算机控制系统概述计算机控制系统指的是采用了数字控制器的自动控制系统计算机控制系统 控制计算机 （硬件、软件和网络）生产过程（被控对象、检测传感器、执行机构）⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩计算机闭环控制系统的原理组成--是把图1-1中的控制器用控制计算机即微型计算机及A/D（模/数）转换接口与D/A（数/模）转换接口代替，由于计算机采用的是数字信号传递，而一次仪表多采用模拟信号传递，因此需要有A/D转换器将模拟量转换为数字量作为其输入信号，以及D/A转换器将数字量转换为模拟量作为其输出信号。
计算机控制系统执行控制程序的过程1. 实时数据采集：对被控参数按一定的采样时间间隔进行检测，并将结果输入计算机。
2. 实时计算：对采集到的被控参数进行处理后，按预先设计好的控制算法进行计算，决定当前的控制量3. 实时控制：根据实时计算得到的控制量，通过D/A转换器将控制信号作用于执行机构4. 实时管理：根据采集到的被控参数和设备的状态，对系统的状态进行监控与管理系统的典型结构1. 操作指导控制系统（ODC）计算机根据一定的算法，根据检测仪表测得的信号数据，由数据处理系统对生产过程的大量参数做巡回检测、处理、分析、记录以及参数的超限报警等。
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。
计算机控制系统：第1章 计算机控制系统概述
采样——将模拟信号抽样成离散模拟信号的过程。
量化——采用一组数码来逼近离散模拟信号的幅值，将其转
2021/1/10 换成数字信号。
7
1．3 计算机控制系统的典型形式
1. 数据采集和监视系统
模拟量输入（AI）通道
计 算
数字量输入（DI）通道
生 产
机
过
CRT
程
打印机
操作
调节器
人员
图4 数据采集和监视系统
图9 过渡过程的4种情况
13
2 . 计算机控制系统的能控性和能观测性
能控性和能观性从状态的控制能力和状态的测 辨能力两个方面揭示了控制系统的两个基本问题。
能控性
系统控制的主要目的是驱动系统从某一状态到达指 定的状态。如果系统不能控，就不可能通过选择控制作 用，使系统状态从初始状态到达指定状态。
能观性
4. 分散型控制系统
管理 综合信息管理级 计算机
集中操作监控级
工程师 操作台
操作员 操作台
网间 联接器
监控 计算机
至其它局域网
局部网络 （LAN） 网间 联接器 通信联络
现场
分散过程控制级 控制站
PLC
智能 调节器
其它测 控装置
图7 DCS结构示意图
采用分散控制、集中操作、分级管理和综合协调的设计
1
本章主要内容：
本章主要介绍计算机控制系统的基本概 念、结构组成、特点、分类以及计算机控制 系统的发展概况和趋势。
2021/1/10
2
1．1 计算机控制系统的基本概念
计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程 自动控制的系统。
自动控制，是在没有人直接参与的情况下，通过 控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。
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 3篇
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。
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。
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第1章绪论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。
2.计算机控制系统的典型型式有哪些？答：计算机控制系统的典型型式包括：操作指导控制系统；直接数字控制系统（DDC）；监督控制系统（SCC，也称设定值控制）；集散控制系统（DCS）；现场总线控制系统（F CS）和综合自动化系统。
3.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。
4.讨论计算机控制系统的发展趋势。
答：网络化、扁平化、智能化、综合化。
第2章计算机控制系统的硬件设计技术5.请分别画出一路有源I/V变换电路和一路无源I/V变换电路图，分别说明各元器件的作用。
6.什么是采样过程、量化、孔径时间？答：按一定的时间间隔T，把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号，转变成在时刻0、T、2T、……、kT的一连串脉冲输出信号的过程称为采样过程。
所谓量化，就是采用一组数码（如二进制码）来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换为数字信号。
在模拟量输入通道中，A/D转换器将模拟信号转换成数字信号总需要一定的时间，完成一次A/D转换所需要的时间称为孔径时间。
7.采样保持器的作用是什么？是否所有的模拟量输入通道中都需要采样保持器？为什么？答：为了提高模拟量输入信号的频率范围，以适应某些随时间变化较快的信号的要求，可采用带有保持电路的采样器，即采样保持器（为了防止在A/D转换之前信号就发生了变化，致使A/D转换的结果出错，因而采用采样保持器来使得信号维持一段时间）。
并不是所有的模拟量输入通道都需要采样保持器的，因为采样保持器是为了防止在A/D 转换之前信号就发生了变化，致使A/D转换的结果出错，所以只要A/D转换的时间比信号变化的时间短就不需要。
8.一个8位A/D转换器，孔径时间为100us,如果要求转换误差在A/D转换器的转换精度（0.4%）内，求允许转换的正弦波模拟信号的最大频率是多少？12.请分别画出D/A转换器的单极性和双极性电压输出电路，并分别推导出输出电压与输入数字量之间的关系式。
答：14.基于RS-485串行总线的主从分布式测控系统的结构形式是怎样的？答：基于RS-485总线可构成下图所示的主从分布式测控系统，其中可编程控制器（PLC）、智能调节器、智能远程I/O模块的等装置大都具有RS-485总线，可作为测控系统的从站，实现控制功能；PC或IPC作为系主站，并配有RS-232/485转换器，实现对系统定的监控与管理。
15.什么是串模干扰和共模干扰？如何抑制？答：所谓串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰噪声。
抑制方法：滤波器、双积分式A/D转换器、前置放大或者隔离屏蔽等、利用元器件的特性来抑制、选择带有屏蔽的双绞线或同轴电缆做信号线（具体见书64页）。
所谓共模干扰是指模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压。
抑制方法：变压器隔离、光电隔离、浮地屏蔽、采用仪表放大器提高共模抑制比。
16.MAX1232有哪些主要功能？答：主要功能有：电源监控、按钮复位输入、监控定时器（看门狗）。
17.计算机控制系统中一般有哪几种地线？请画出回流法接地和一点接地示意图。
答：在计算机控制系统中，一般有以下几种地线：模拟地、数字地、安全地、系统地、交流地。
18.什么叫信号调理？画出小功率输入调理电路原理图，并说明工作原理。
答：为了将外部开关量信号输入到计算机，必须将现场输入的状态信号经转换、保护、滤波、隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑信号，这些功能称为信号调理。
19.简要分析和说明RS-232C、RS-422A、RS-485三种标准串行通信接口的性能（不同）。
答：RS-232C采用单端驱动单端接受电路，多线传输是有公共地线，方法简单，但是不能区分有驱动电路产生的有用信号和外部引入的干扰信号。
RS-422A采用驱动和差分接收方法，从根本上消除了地线。
在实现两点之间的远程通信时，需要采用两对平衡差分电路形成全双工传输电路。
RS-485是RS-422A的变型，它与RS-422A一样都是采用平衡差分电路，但RS-485为半双工工作方式，可用一对平衡差分信号线来连接。
20.什么是平衡传输方式和不平衡传输方式？答：平衡方式是用双绞线传输信号，信号在双绞线中自成回路不通过地线，接收器是用双端差动方式输入信号的。
不平衡方式是用单线传输信号，以地线作为信号的回路，接收器是用单线输入信号的。
3数字控制技术2.什么是逐点比较法插法？直线和圆弧插补计算过程各有哪几个步骤？答：所谓逐点比较法插补，就是刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，看这点在给定轨迹的上方或下方，或是给定轨迹的里面或外面，从而决定下一步的进给方向。
直线插补计算过程的4个步骤：偏差判别、坐标进给、偏差计算、终点判断。
圆弧插补计算过程的5个步骤：偏差判别、坐标进给、偏差计算、坐标计算、终点判断。
4.若加工第一象限直线OA，起点O（0,0），终点A（11,7）。
要求：（1）按逐点比较法插补进行列表计算；（2）作出走步轨迹图，并标明进给方向和步数。
解：（1）坐标进给的总步数，，，，。
插补计算过程如下表3-1所示：（2）走步轨迹图 5.设加工第一象限逆圆弧，起点A（6,0），终点B（0,6）。
要求：（1）按逐点比较法插补进行列表计算；（2）作出走步轨迹图，并标明进给方向和步数。
解：（1）坐标进给的总步数，，，，，，。
插补计算过程如下表3-2所示：（2）走步轨迹图6.三相步进电动机有哪几种工作方式？画出每种工作方式的各相通电顺序和电压波形图。
答：有三种工作方式，分别是：单三拍，双三拍，三相六拍各种工作方式的通电顺序及波形图：（1）单三拍、通电方式：，波形如图（a）（2）双三拍、通电方式：，波形如图（b）（3）三相六拍、通电方式：，波形如图（c）7.采用PC（ISA或PCI）总线和8255A设计x轴步进电机和y轴步进电机的控制接口，要求：（1）画出接线电路原理图；（2）分别列出x轴y轴步进电机在三相单三拍、三相双三拍和三相六拍方式下的输出字表。
答：（1）接线电路原理图第4章常规及复杂控制技术1.数字控制器的连续化设计步骤是什么？答：设计步骤为：（1）设计假想的连续控制器D（s）（2）选择采样周期T（3）将D（s）离散化为D（Z）（4）设计由计算机实现的控制算法（5）校验8.数字控制器的离散化设计步骤是什么？答：设计步骤为：（1）根据控制系统的性能指标要求和其它约束条件，确定所需的闭环脉冲传递函数（2）根据式求广义对象的脉冲传递函数（3）根据式求取数字控制器的脉冲传递函数（4）根据式求取控制量的递推传递函数计算公式9.数字控制器的工程实现包括那几个部分？主要是指：给定值和被控量，偏差处理，控制算法的实现，控制量处理以及手动自动切换。
10.选择采样周期要考虑哪些因素？答:（1）首要要考虑的因素：香农采样定理给出了采样周期的上限。
采样周期的下限为计算机执行控制程序和输入输出所耗费的时间，系统的采样周期只能在和之间选择。
（2）其次要考虑以下给方面的因素：1）给定值的变化频率；2）被控对象的特性；3）执行机构的类型；4）控制算法的类型；5）控制的回来数11.数字PID增量型控制算法12.增量式算法与位置式算法相比的优点是：①增量算法不需要累加，控制量增量的确定仅与最近几次误差采样值有关，计算误差或者计算精度问题，对控制量的计算影响较小。
而位置算法要用到过去的误差的累加值，容易产生大的累加误差。
②增量式算法得出的是控制量的增量，误动作影响小，必要时通过逻辑判断限制或禁止本次输出，不会严重影响系统的工作。
而位置算法的输出是控制量的全量输出，误动作影响较大。
③采用增量算法，易于实现手动到自动的无冲击切换。
13.为消除积分不灵敏区，通常采用以下措施：答：措施为：①增加D/A和A/D转换位数，加长运算字长，这样可以提高运算精度。
②当积分项连续几次出现输出精度的情况时，不要把它们作为“零”舍掉，而是把它们一次次累加起来，即，直到累加值大于时，才输出，同时把累加单元清零。
15.后差分法计算（P104）第7章计算机控制系统软件设计5.某炉温度变化范围为0～1500，要求分辨率为5，温度变送器输出范围为0～5V。
若A /D转换器的输入范围为0～5V，则求A/D转换器的字长应为多少位？若A/D转换器的字长不变，现在通过变送器零点迁移而将信号零点迁移到800，此时系统对炉温变化的分辨率为多少？6.某执行机构的输入变化范围为4～20mA,灵敏度为0.05mA，应选D/A转换器的字长为多少位？7.温度-20～+50，温度变送器变换为1～5V电压，送至12位A/D转换器AD574（0～5V），计算：（1）若AD574的转换结果为800H时，对应的系统温度为多少？8.中位值滤波法是怎样的？该滤波法适用于什么情况？答：中位值滤波法的原理是对被测参数连续采样m次（）且是奇数，并按大小顺序排列；再取中间值作为本次采样的有效数据。
中位值滤波法和平均值滤波法结合起来使用，滤波效果更好。
即在每个采样周期，先采用中位值滤波法得到m个滤波值，再对这m个滤波值进行算术平均，得到可用的被测参数。
第8章分布式测控网络技术1.工业局部网络通常有哪4种拓补结构？各有什么特点？答：4种拓补结构：星形、环形、总线型和树形。
各自特点：（1）星形：1）网络结构简单，便于控制和管理，建网容易2）网络延迟时间短，传输错误率较低3）网络可靠性较低，一旦中央节点出现故障将导致全网瘫痪4）网络资源大部分在外围点上，相互之间必须经过中央节点中转才能传送消息5）通信电路都是专业线路，利用率不高，故网络成本较高（2）环形：1）信息流在网络中式沿固定的方向流动，故两节点之间仅有唯一的通路，简化了路径选择控制2）环路中每个节点的收发信息均由环路口控制，因此控制软件较简单3）环路中，当某节点故障时，可采用旁路环的方法，提高了可靠性4）环结构其节点数的增加将影响信息的传输效率，故扩展受到一定的限制（3）总线型：1）结构简单灵活，扩展方便2）可靠性高，网络响应速度快3）共享资源能力强，便于广播式工作4）设备少，价格低，安装和使用方便5）由于所有节点共用一条总线，因此总线传送的信息容易发生冲突和碰撞，故不易用在实时性要求高的场合（4）树形：树形结构是分层结构，使用与分级管理和控制系统。