计算机控制系统中的控制策略
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。
常规控制策略优秀课件
在生产过程控制中，将偏差的比例
（ Proportional ） 、 积 分 （ Integral ） 和 微 分
（Derivative）通过线性组合构成控制量，对被控对象进
采用前向差分近似可得 u (k ) e(k 1) e(k ) T
上式两边求Z变换后可推导出数字控制器为
D(z)
U (z) E(z)
z 1 T
D(s)
s z 1 T
一阶向前差分法
(2)主要特性
z 1Ts
① s平面与z平面映射关系
平移放大关系
映射一一对应，无混叠
②若D(s)稳定，则D(z)不 一定稳定：z域单位圆对应s 域一个圆，不是全部左半平 面
并有：
D(e jT ) s 0 2
作用：将全频带特性压缩到0 s/2范 围内，增加截止频率，消除混叠
(3) 应用
• 使用方便，有较高的精度和前述一些好的特性，工程上应 用较为普遍，前提：选好合适的离散化采样周期T。 • 主要用于低通环节的离散化，不宜用于高通环节的离散化。
5.2 数字PID 控制
(3) 应用
由于这种变换的映射关系有畸 变，变换精度较低。所以，工程应 用受到限制，用得较少。T0时 失真小，可使用。另外，在一些复 杂系统仿真时使用。
图5-1 一阶向后差分法的映射关系
5.1.2 一阶前向差分变换
前向差分法实质是将连续域中的微分用一阶向前差 分替换：
假设控制器为
D(s) U (s) s E(s)
5.1.1 一阶后向差分变换
一阶后向差分变换是用一阶后向差分近似替代微分
作用。利用泰勒级数展开可将 Z=esT 写成以下形式
z esT
1 e sT
1 1 sT
计算机控制试题及答案
计算机控制试题及答案一、单项选择题（每题1分，共10分）1. 计算机控制系统中，以下哪个不是典型的控制策略？A. 比例控制B. 积分控制C. 微分控制D. 模糊控制答案：D2. 在计算机控制系统中，系统响应时间指的是：A. 系统从接收到控制命令到开始执行的时间B. 系统从接收到控制命令到完成执行的时间C. 系统从接收到控制命令到输出结果的时间D. 系统从接收到控制命令到输出稳定结果的时间答案：D3. 以下哪个不是计算机控制系统的优点？A. 精度高B. 响应快C. 易于维护D. 能耗高答案：D4. 在计算机控制系统中，闭环控制系统与开环控制系统的主要区别在于：A. 是否有反馈B. 是否有传感器C. 是否有执行器D. 是否有控制器答案：A5. 计算机控制系统的稳定性分析通常采用哪种方法？A. 频率响应法B. 时域分析法C. 状态空间法D. 所有上述方法答案：D6. 在计算机控制系统中，以下哪个参数不是系统性能指标？A. 稳态误差B. 响应时间C. 系统复杂度D. 带宽答案：C7. 以下哪个不是计算机控制系统的组成部分？A. 传感器B. 执行器C. 显示器D. 电源答案：D8. 计算机控制系统中，以下哪个不是典型的干扰？A. 电源波动B. 温度变化C. 机械振动D. 人为操作答案：D9. 在计算机控制系统中，以下哪个不是控制器的设计方法？A. PID控制B. 模糊控制C. 神经网络控制D. 机械控制答案：D10. 计算机控制系统的实时性要求是指：A. 系统响应时间必须小于一个固定的阈值B. 系统响应时间必须大于一个固定的阈值C. 系统响应时间必须等于一个固定的阈值D. 系统响应时间可以是任意值答案：A二、多项选择题（每题2分，共10分）1. 计算机控制系统的输入设备包括：A. 传感器B. 键盘C. 鼠标D. 扫描仪答案：A2. 计算机控制系统的输出设备包括：A. 显示器B. 打印机C. 执行器D. 扬声器答案：C3. 计算机控制系统的设计目标通常包括：A. 稳定性B. 快速性C. 准确性D. 经济性答案：A, B, C, D4. 计算机控制系统的干扰可能来自：A. 电源B. 环境C. 人为操作D. 系统内部答案：A, B, C, D5. 计算机控制系统的稳定性分析方法包括：A. 根轨迹法B. 奈奎斯特准则C. 李雅普诺夫方法D. 频域分析答案：A, B, C, D三、简答题（每题5分，共20分）1. 简述计算机控制系统的工作原理。
(完整版)PID控制算法与策略
第四章控制算法与策略按偏差的比例、积分和微分进行控制的控制器（简称为PID控制器、也称PID 调节器），是过程控制系统中技术成熟、应用最为广泛的一种控制器。
它的算法简单，参数少，易于调整，并已经派生出各种改进算法。
特别在工业过程控制中，有些控制对象的精确数学模型难以建立，系统的参数不容易确定，运用控制理论分析综合要耗费很大代价，却不能得到预期的效果。
所以人们往往采用PID控制器，根据经验进行在线整定，一般都可以达到控制要求。
随着计算机特别是微机技术的发展，PID控制算法已能用微机简单实现。
由于软件系统的灵活性，PID算法可以得到修正而更加完善［14］。
在本章中，将着重介绍基于数字PID控制算法的系统的控制策略。
4.1采用周期T的选择采样周期T在微机控制系统中是一个重要参数，它的选取应保证系统采样不失真的要求，而又受到系统硬件性能的限制。
采样定理给出了采样频率的下限，据此采样频率应满足，①'2①，其中①是原来信号的最高频率。
从控制性能Smm来考虑，采样频率应尽可能的高，但采样频率越高，对微机的运行速度要求越高，存储容量要求越大，微机的工作时间和工作量随之增加。
另外，当采样频率提高到一定程度后，对系统性能的改善已不明显［14］。
因此采样频率即采样周期的选择必须综合考虑下列诸因素：（1）作用于系统的扰动信号频率。
扰动频率越高，则采样频率也越高，即采样周期越小。
（2）对象的动态特性。
采样周期应比对象的时间参数小得多，否则采样信号无法反映瞬变过程。
（3）执行器的响应速度。
如果执行器的响应速度比较缓慢，那么过短的采样周期和控制周期将失去意义。
（4）对象的精度要求。
在计算机速度允许的情况下，采样周期越短，系统调节的品质越好。
(5)测量控制回路数。
如果控制回路数多，计算量大，则采样周期T越长,否则越小。
(6)控制算法的类型。
当采用PID算式时，积分作用和微分作用与采样周期T的选择有关。
选择采样周期T太小，将使微分积分作用不明显。
计算机控制与自动化 工作内容
计算机控制与自动化工作内容计算机控制与自动化是指利用计算机技术和自动化技术，对生产过程、工业设备和系统进行控制和管理的一种技术手段。
它在现代工业生产中起着至关重要的作用，能够提高生产效率、降低成本、提高产品质量，同时也能减少人力投入，提高生产安全性和稳定性。
计算机控制与自动化的工作内容主要包括以下几个方面：1. 系统设计与开发：计算机控制与自动化的工作首先要进行系统设计与开发。
根据生产过程的需求，设计出相应的控制系统，并开发相应的软件。
这一过程需要对生产过程进行深入了解和分析，确定控制策略和参数，并根据需求编写控制程序。
2. 传感器与执行器选择与配置：在控制系统中，传感器和执行器是非常重要的组成部分。
传感器负责采集生产过程中的各种参数信息，如温度、压力、流量等，而执行器则负责对生产过程进行调节和控制。
在设计和开发过程中，需要选择合适的传感器和执行器，并进行配置和调试，以确保控制系统的准确性和稳定性。
3. 控制策略与算法设计：计算机控制系统的核心是控制算法和策略的设计。
根据生产过程的特点和要求，选择合适的控制策略，并设计相应的控制算法。
常见的控制策略包括PID控制、模糊控制、遗传算法等，这些策略和算法的选择和设计需要根据具体情况进行调整和优化。
4. 系统集成与调试：在控制系统开发完成后，需要进行系统集成和调试。
这一过程包括硬件设备的安装和连接、软件程序的加载和配置、传感器和执行器的校准和调试等。
通过系统集成和调试，可以确保控制系统的完整性和稳定性。
5. 监控与优化：一旦控制系统投入使用，就需要进行监控和优化。
通过监控系统的运行状态和生产过程的参数，及时发现问题并采取相应的措施。
同时，还可以根据实际情况对控制系统进行优化，提高生产效率和产品质量。
6. 故障排除与维护：在控制系统运行过程中，难免会出现故障和问题。
计算机控制与自动化的工作还包括故障排除和维护。
通过分析和定位问题，及时修复故障，保证系统的正常运行。
《计算机控制技术》计算机控制系统的常规控制技术
在计算机进入控制领域后，用计算机实现数字PID算法代替了模拟 PID调节器。
连续生产过程中,设计数字控制器的两种方法: 1．用经典控制理论设计连续系统模拟调节器，然后用计算机进行数字 模拟，这种方法称为模拟化设计方法。 2．应用采样控制理论直接设计数字控制器，这是一种直接设计方法 （或称离散化设计）
(z)
R(s) +
R(z)
T
e(s) E(z)
_
T
D(z)
U(z)
T
G h0 (s)
图12 典型计算机控制系统结构框图
G(z) G0 (s)
G(s)
Y (z) T
Y (s)
其中： G(z)＝Z Gho (s)G0 (s)
1 e Ts
Gh0 ( s )
s
广义对象脉冲传递函数
系统的闭环脉冲传递函数 系统的误差脉冲传递函数
① 断开数字PID控制器，使系统在手动 1
状态下工作，给被控对象一个阶跃输入
信号；
0
y(t )
y()
② 用仪表记录下在阶跃输入信号下的对 象阶跃响应曲线；
p•
0 a
Tm
t b
c
t
图11 对象阶跃响应曲线
③ 在响应曲线上的拐点处作切线，得到对象等效的纯滞后时间和 对象等效的时间常数 ；
④ 选择控制度；
不完全微分PID控制器结构
e(t )
PID 调节器
u(t )
Df (s)
u(t )
不完全微分的PID算法的基本思想是：在PID控制中的微分环节串联上一
自动化控制系统中的计算机控制技术
自动化控制系统中的计算机控制技术自动化控制系统是现代工业和生产中不可或缺的一部分。
计算机控制技术作为自动化控制系统的核心，起着至关重要的作用。
本文将讨论自动化控制系统中的计算机控制技术的应用及其相关的重要概念和方法。
一、概述自动化控制系统是一种通过计算机技术实现对生产和工艺过程进行监控和管理的系统。
它的核心是计算机控制技术，通过对输入信号进行处理和分析，输出控制信号，实现对被控对象的控制和调节。
二、计算机控制技术的工作原理计算机控制技术主要依靠计算机的处理能力、存储能力和算法来实现对控制系统的控制。
它通过采集被控对象的输入信号，经过模数转换和数据处理，得到输出的控制信号，实现对被控对象的控制。
三、计算机控制技术的应用领域计算机控制技术广泛应用于各个领域，包括工业生产、交通运输、农业、医疗、环保等。
在工业生产中，计算机控制技术可以实现生产过程的自动化和智能化，提高生产效率和质量。
在交通运输中，计算机控制技术可以实现交通信号的智能控制和车辆调度。
在农业中，计算机控制技术可以实现农业机械的自动化操作和监测。
在医疗中，计算机控制技术可以实现医疗设备的智能控制和患者监测。
在环保中，计算机控制技术可以实现对污染源的监控和治理。
四、计算机控制技术的重要概念和方法1. 控制算法：控制算法是计算机控制技术的核心，它通过对输入信号进行分析和处理，得出对被控对象进行控制的策略和方法。
2. 反馈控制：反馈控制是一种通过对输出信号进行采集和分析，再根据与期望值的差异进行调节的控制方法。
反馈控制可以实现对系统稳定性和精度的控制。
3. PID控制：PID控制是一种常用的控制算法，它通过对误差、积分和微分信号的处理，实现对被控对象的控制。
PID控制具有简单、可靠、易调节等优点，在工业控制中得到广泛应用。
4. 模糊控制：模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，它通过对输入信号进行模糊化和模糊规则的匹配，实现对系统的控制。
模糊控制适用于那些难以建立准确数学模型的系统。
过程装备控制技术-计算机控制系统
过程装备控制技术-计算机控制系统概述在过程装备控制技术中，计算机控制系统扮演着至关重要的角色。
计算机控制系统可以实现对过程装备的自动化控制和监控，极大地提高了生产效率和产品质量。
本文将介绍计算机控制系统在过程装备控制技术中的应用，包括其基本原理、关键技术和优势。
基本原理计算机控制系统的基本原理是将传感器获取的装备运行参数转化为电信号，经过模数转换后输入到计算机中进行数字化处理。
计算机根据预先设定的控制策略和算法，对装备进行控制和调节，从而实现对过程的自动化控制。
计算机控制系统的基本组成部分包括传感器、执行器、控制器和计算机等。
其中，传感器用于感知装备运行参数，执行器用于根据控制信号执行操作，控制器则通过计算机处理和分析传感器信号，并生成控制信号，驱动执行器实现装备的控制和调节。
关键技术计算机控制系统在过程装备控制技术中应用的关键技术包括以下几个方面：1. 传感器技术传感器技术是计算机控制系统的核心技术之一。
传感器能够将被测量的装备运行参数转化为电信号，供计算机进行处理和分析。
常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、流量传感器等。
传感器的准确性和可靠性对于计算机控制系统的稳定性和精度具有重要影响。
2. 控制算法控制算法是计算机控制系统的另一个重要组成部分。
通过控制算法的设计和优化，可以实现对装备的精确控制和调节。
常见的控制算法包括PID控制算法、模糊控制算法和神经网络控制算法等。
不同的装备和工艺要求不同的控制算法，因此控制算法的选择和调整需要根据具体的应用场景进行。
3. 通讯技术通讯技术是计算机控制系统与装备之间信息传递的关键。
现代计算机控制系统通常采用数字通讯技术，如以太网、PROFINET等。
通过通讯技术，计算机控制系统可以实现与传感器、执行器和其他设备之间的信息传递和数据交换，从而实现对装备的远程监控和调节。
4. 可靠性与安全性在过程装备控制技术中，可靠性和安全性是至关重要的考虑因素。
计算机控制系统在设计和实施过程中，需要考虑系统的可靠性和安全性，以保证装备的稳定运行和工作人员的安全。
计算机控制技术杨鹏计算机控制系统的控制策略
计算机控制技术：计算机控制系统的控制策略1. 引言计算机控制技术是指利用计算机硬件和软件对各类系统进行控制和管理的技术手段。
计算机控制系统的控制策略是指根据系统特点和控制需求，设计和选择合适的算法和控制方法来实现对系统的控制。
本文将介绍计算机控制系统的控制策略，并探讨其在工业自动化领域的应用。
2. 控制策略的分类计算机控制系统的控制策略可以分为开环控制和闭环控制两大类。
2.1 开环控制开环控制是指根据系统的输入信号，预先设定好的控制算法，直接输出控制信号，而不考虑系统的实际状态和反馈信息。
这种控制策略适用于系统模型简单、稳定性要求不高的情况。
常见的开环控制算法包括比例控制、积分控制和微分控制。
2.2 闭环控制闭环控制是指在开环控制的基础上加入反馈信息，通过对系统输出信号进行监测和比较，根据误差进行修正控制。
闭环控制可以提高系统的稳定性、鲁棒性和精度。
常见的闭环控制策略包括PID控制、自适应控制和模糊控制等。
3. 控制策略的选择在实际应用中，选择合适的控制策略需要综合考虑以下几个因素：3.1 系统特点不同的系统具有不同的动态特性和稳定性要求，选择合适的控制策略需要对系统的特点进行全面分析和评估。
例如，对于快速响应、高精度的系统，可以采用PID控制策略；对于具有非线性和不确定性的系统，可以考虑使用模糊控制或自适应控制策略。
3.2 控制目标不同的控制目标需要不同的控制策略来实现。
例如，对于追求系统的快速响应和抗干扰能力的控制目标，可以选择自适应控制策略；对于追求系统的精度和稳定性的控制目标，可以选择PID控制策略。
3.3 控制成本在选择控制策略时，还需要考虑控制成本的因素。
不同的控制策略可能需要不同的硬件和软件资源，以及人力和物力的投入。
因此，在满足控制要求的前提下，需要综合考虑成本效益，选择最合适的控制策略。
4. 控制策略的应用计算机控制技术的控制策略在工业自动化领域有广泛的应用。
以工业生产过程的控制为例，常见的控制策略包括PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
win11 管理员组策略
win11 管理员组策略Win11 管理员组策略是 Windows 11 操作系统中的一项非常重要的功能，它可以用来管理用户的权限、控制系统的行为和资源，以及保护计算机的安全性。
在本文中，我们将分步骤地介绍 Win11 管理员组策略的相关知识，帮助你更好地了解和使用它。
第一步：打开 Win11 管理员组策略要打开 Win11 管理员组策略，需要按下 Win+R 组合键，打开“运行”窗口。
在运行窗口中输入“gpedit.msc”并按下 Enter 键，即可打开 Win11 管理员组策略的控制面板。
第二步：了解 Win11 管理员组策略的基本概念Win11 管理员组策略是 Windows 操作系统的一个重要组成部分，它主要用于管理计算机的用户、安全、网络、软件和硬件等方面。
通过对管理员组策略的设置，可以实现对计算机的管理和安全控制。
第三步：学习 Win11 管理员组策略的常用功能Win11 管理员组策略的常用功能包括：用户配置、计算机配置、软件设置、Windows 设置、Internet Explorer 设置等。
这些功能可以用来管理用户的权限、控制系统的行为和资源，以及保护计算机的安全性和隐私。
第四步：设置用户权限和访问控制Win11 管理员组策略可以帮助管理员对用户的权限和访问控制进行设置，从而实现对计算机的安全管理和控制。
例如，管理员可以通过 Win11 管理员组策略的用户配置功能，控制用户对系统的访问和使用权限，限制用户对敏感数据和资源的访问等。
第五步：保护 Windows 系统的安全性Win11 管理员组策略可以帮助管理员保护 Windows 系统的安全性，防止病毒和恶意软件的攻击和入侵。
例如，管理员可以通过Win11 管理员组策略的计算机配置功能，设置计算机的防病毒和防火墙策略，提高计算机系统的安全性。
总之，Win11 管理员组策略是 Windows 操作系统中非常重要的一个功能，可以实现对计算机的安全和管理控制。
计控知识点总结
计控知识点总结传感器与执行器传感器是计算机控制系统中的重要组成部分，用于监测和检测现实世界中的各种物理量，并将其转换为可供计算机处理的信号。
常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、光电传感器、加速度传感器等。
而执行器则是用于执行计算机控制系统指令的电子设备，常见的执行器包括电磁阀、电动机、气缸、液压缸等。
传感器和执行器的选择和设计对于计算机控制系统的性能和稳定性有重要影响。
控制算法控制算法是计算机控制系统中最核心的部分，它决定了系统对于输入信号的处理方式和输出信号的控制策略。
常见的控制算法包括PID控制算法、模糊控制算法、神经网络控制算法等。
PID控制算法是最常用的控制算法之一，通过比例（Proportional）、积分（Integral）、微分（Derivative）三个部分对输入信号进行处理，以实现对输出信号的精确控制。
而模糊控制算法则是一种基于模糊集合理论的控制方法，适用于复杂和模糊的系统。
控制算法的选择和优化对于计算机控制系统的性能和稳定性有重要影响。
通信协议通信协议是计算机控制系统中用于设备之间通信的标准化方法，它规定了设备之间的数据格式、传输方式和协议规则。
常见的通信协议包括Modbus、Profibus、Ethernet、CAN等。
Modbus是一种常用的串行通信协议，适用于工业自动化领域。
而Profibus是一种用于工业自动化和过程控制领域的通信协议，支持高速和可靠的数据传输。
通信协议的选择和应用对于计算机控制系统的稳定性和可靠性具有重要影响。
数据采集与处理数据采集与处理是计算机控制系统中一个重要的环节，它涉及到对现场实时数据的采集和处理。
数据采集通常通过各种传感器实现，而数据处理则通过计算机控制系统的软件进行。
数据采集与处理的质量和时效性对于计算机控制系统的性能和稳定性有重要影响。
人机界面人机界面是计算机控制系统中用于人机交互的界面，其设计和应用对于操作人员的操作和监控具有重要意义。
计算机硬件系统的成本控制与优化策略
计算机硬件系统的成本控制与优化策略随着计算机技术的不断发展，计算机硬件系统在现代社会中发挥着至关重要的作用。
然而，计算机硬件系统的成本也是一个不容忽视的问题。
在这篇文章中，我们将探讨如何有效地控制和优化计算机硬件系统的成本。
一、需求分析与规划在计算机硬件系统的成本控制与优化的过程中，需求分析与规划是至关重要的一步。
只有通过充分了解系统的需求，才能准确确定所需的硬件配置，避免不必要的浪费。
因此，在确定硬件系统的规模和功能时，需要进行详细的需求分析，并制定相应的规划。
二、选择合适的硬件供应商选择合适的硬件供应商是控制成本的重要一环。
在市场上存在着众多的硬件供应商，他们提供的产品和服务质量和价格都有所不同。
通过与多家供应商对比和评估，选择性价比高的硬件供应商可以降低硬件系统的采购成本。
三、合理配置硬件资源合理配置硬件资源是优化计算机硬件系统成本的关键。
首先，需要根据实际需求确定所需的硬件配置，避免过度配置或配置不足。
其次，应充分利用现有的硬件资源，进行资源共享和重复利用，以减少硬件购置和更新的频率，从而节省成本。
四、采用虚拟化技术虚拟化技术是一种有效的硬件资源优化策略。
通过虚拟化技术，可以将一个物理服务器分割成多个虚拟服务器，在不同的应用中共享硬件资源，从而提高资源利用率，减少硬件系统的数量和成本。
五、定期维护与更新定期的硬件系统维护与更新是保持硬件系统性能和稳定性的必要步骤。
及时检修和更换老化的硬件设备，可以有效避免硬件故障和性能下降，提高系统的可用性和可靠性，降低维修和替换成本。
六、合理规划硬件寿命周期合理规划硬件寿命周期是一种长远的成本控制策略。
根据硬件设备的质量和性能，合理安排硬件设备的使用寿命，及时淘汰老化的设备，避免维修和更新的高额成本，同时保证硬件系统的高效运行。
七、加强人员培训与管理加强人员培训与管理是确保硬件系统成本控制和优化的关键环节。
通过培训和管理，提高员工的硬件系统运维水平和工作效率，减少人为操作错误和系统故障的发生，从而降低维修和成本。
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。
计算机控制系统分类
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。
计算机控制策略
2
1、PID（比例一积分一微分）控制
图1 PID控制原理 这是具有几十年应用经验的一种算法，无论在模拟 调节或数字控制中，都得到了广泛的应用。其原理如图1 所示。到目前为止，大多数（有资料表明在90％以上)工 业控制回路仍采用各种形式的PID控制算法。这是因为该 方法具有一系列优良的特点：
3
(1) PID算法蕴涵了动态控制过程中过去、现在和将来的 主要信息，而且其配置几乎最优。其中，比例(P)代表了当前 的信息，起纠正偏差的作用，使过程反应迅速。微分（D）在 信号变化时有超前控制作用，代表了将来的信息。在过程开 始时强迫过程进行，过程结束时减小超调，克服振荡，提高 系统的稳定性，加快系统的过渡过程。积分(I)代表了过去积 累的信息，它能消除静差，改善系统静态特性。此三作用配 合得当，可使动态过程快速、平稳、准确，收到良好的效果。 (2)PID控制适应性好，有较强鲁棒性。对各种工业应用 场合都可在不同的程度上应用。 (3)PID算法简单明了，形成了完整的设计和参数调整方 法。很容易为工程技术人员所掌握。
自适应控制是一种逐渐修正、渐近趋向期望性能的 过程，适用于模型和干扰变化缓慢的情况。对于模型参 数变化快，环境干扰强的工业场合，以及比较复杂的生 产过程，显得力不从心，难于应用。
16
图5 自校正控制结构图
17
2、变结构控制
变结构控制由前苏联学者提出并进行了系统的研究，经 过30多年的发展，已在理论上和应用中取得了许多成果。变 结构控制本质上是一类特殊的非线性控制，其非线性表现为 控制的不连续性。这种控制策略与其他控制的不同之处在于 系统的“结构”并不固定，而是可以在动态过程中，根据系 统当时的状态（如偏差及各阶导数等），以跃变的方式、有 目的地不断变化，迫使系统按预定的“滑动模态”的状态轨 迹运动，如图6所示。由于滑动模态可以进行设计且与控制对 象参数及扰动无关，这就使得变结构控制具有快速响应、对 参数及外扰变化不灵敏、无需系统在线辨识，物理实现简单 等优点。它在非线性控制和数控机床、机器人等伺服系统以 及电机转速控制等领域中获得了许多成功的应用。
计算机控制技术-杨鹏-计算机控制系统的控制策略
对象
Wd
c(t)
(b) 增量式控制 图4-8 DDC控制原理图
4.3 PID数字控制器算法的改进
The Improvement of PID Digital Controller
原因之一：PID算法本身的不足
原因之二：数字PID算法相对与模拟PID控制器的不足 1、模拟调节器进行的控制是连续的，控制作用每
第四章 计算机控制系统的控制策略
数字PID控制器
Proportion 比例 Integration 积分 Differential 微分
4.1 PID调节的作用 Sec 4.1 The Function of PID Regulation
4.1.1 为什么要用数字PID调节器
1. 技术成熟 结构灵活：常规的PID、各种PID的变种。 2. 人们熟悉 实践中积累了的经验丰富。 3. 不需要求出数字模型 4. 控制效果好
时每刻都在进行；而数字控制器在保持器作用下，控 制量在一个采样周期内是不变化的。
2、由于计算机的数值运算和输入/输出需要一定的 时间，控制作用在时间上有延滞。
3、计算机的运算字长有限和A/D、D/A转换器的 分辨率及年个精度而使控制有误差。
4.3.1 积分饱和及其防止方法
一、积分饱和的原因及影响
现象一：控制系统在刚启动或突然改变给定值时，反 馈系统出现的较大偏差不可能在短时间内消除，经过积分 项的累加后，可能使控制量u(k)很大，甚至超过执行机构 由机械或物理性能所决定的极限。
将其离散化,用数字形式的差分方程来代替连续系统的微分方程
0ne(t)d t n e(j)tT n e(j)
j0
j0
de(t)e(n)e(n1 )e(n)e(n1 )
计算机控制系统的控制规律
3
集成化
计算机控制系统正朝着集成化的方向发展，实现 多系统、多功能的集成，提高系统的整体性能。
技术挑战
实时性
计算机控制系统需要保证实时性，即能够及时响应外 部输入并作出相应的控制决策。
稳定性
系统需要保持稳定，避免因为各种干扰导致系统崩溃 或性能下降。
安全性
随着网络化的普及，计算机控制系统的安全性问题日 益突出，需要采取各种措施保证系统的安全。
市场挑战
竞争激烈
计算机控制系统市场竞争激烈，需要不断提高产 品质量和服务水平才能保持竞争优势。
客户需求多样化
不同客户对计算机控制系统的需求各不相同，需 要针对不同需求进行定制化开发。
技术更新换代快
计算机控制技术更新换代速度快，需要不断跟进 新技术并进行创新才能保持市场领先地位。
THANKS
感谢观看
航空电子系统
计算机控制系统在航空电子系统 中实现信号处理、导航、通信等 功能，提高飞行安全和航空电子 设备的性能。
智能家居领域的应用
智能照明系统
01
通过计算机控制系统实现灯光的自动调节和场景设置，提高居
住舒适度和节能效果。
智能安防系统
02
利用计算机控制系统监测家庭安全状况，实现入侵报警、火灾
预警等功能。
特点
计算机控制系统具有高精度、高速度、高可靠性、强适应性、易于实现复杂控 制规律等优点。同时，由于计算机的广泛应用和技术的不断发展，计算机控制 系统的应用领域也在不断扩展。
控制规律在计算机控制系统中的重要性
• 控制规律是实现计算机控制的基础：控制规律是描述被控对象动态特性和控制 目标之间关系的数学模型，是实现计算机控制的基础。只有建立了正确的控制 规律，才能实现对被控对象的精确控制。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第一节 Unit 1
数字滤波和数据处理
Data Filtering and Data Processing 采样数据的合理性判别及报警 数字滤波 数字处理 软测量简介
2019/1/20 第五章 计算机控制系统中的控制策略 1
—计算机控制系统—
5-1 数字滤波和数据处理
进行数字滤波和处理的必要性
2019/1/20
第五章 计算机控制系统中的控制策略
3
—计算机控制系统—
5-1-1 采样数据的合理性判别及报警(2)
对采样数据进行分析判断 – 分析判断的根据
»
»
客观规律和操作经验 过程机理 能量平衡 物料平衡 热量平衡 变化规律 根据运算模块进行检查 被零除 负数开方 数据溢出 一般通道：连续出现规定次数后报警，停止在线程序 重要通道：设计专门的故障诊断系统甚至容错系统
9
—计算机控制系统—
5-1-2 数字滤波—程序判断滤波
程序判断滤波（限速滤波）：克服偶然
的、大幅度的跳码干扰
–
比较两个相邻采样瞬间采样值的大小
|y(k)-y(k-1)| ≤Δy0, 则 y(k)=y(k) >Δy0, 则 y(k)=y(k-1)
–
关Байду номын сангаас：正确选择Δy0
2019/1/20
第五章 计算机控制系统中的控制策略
–可结合使用平均值滤波和中值滤波法，
对周期性干扰噪声和偶然出现的脉冲 干扰信号都有良好的滤波效果。
2019/1/20
第五章 计算机控制系统中的控制策略
8
—计算机控制系统—
5-1-2 数字滤波—惯性滤波法(一阶滞后滤波)
惯性滤波法（高频干扰信号）
用软件实现RC低通滤波器功能, 动态方程为
Tf dy y x dt
y (k )
a
i 0
m 1
i
y (k i )
常数 ai 的选取是多种多样的，但应满足
a
i 0 m 1 i
1
2019/1/20
第五章 计算机控制系统中的控制策略
7
—计算机控制系统—
5-1-2 数字滤波—中值滤波法
中值滤波（脉冲性干扰） –在某采样瞬间对被测参数连续采样3次
或以上,选择大小居中的数据作为有效 信号。
G s 1 Tf s 1
x(t)
R
i(t)
y(t)
C
（其中 Tf =RC，称为滤波时间常 数）
离散化后动态方程(T为采样周期)
y(k ) ay(k 1) (1 a) x(k )
a Tf (T f T )
硬件RC低通滤波器
0＜a＜1, 称为滤波系数
2019/1/20
第五章 计算机控制系统中的控制策略
校正的基本概念 标准数字PID控制算法 数字PID控制算法的改进 数字PID控制器的参数整定
2019/1/20
第五章 计算机控制系统中的控制策略
13
—计算机控制系统—
5-2-1校正的基本概念（1）
校正的概念 – 通过引入的校正装置的零、极点，来改变整个系统的零、 极点分布，从而使系统满足希望的性能要求。 校正方式：校正方式的选用主要取决于系统本身的结构特 点、采用的元器件、信号的性质、经济条件及设计者的经 验。校正装置不是唯一的。
2019/1/20
第五章 计算机控制系统中的控制策略
6
—计算机控制系统—
5-1-2 数字滤波—平均值滤波法（2）
加权递推平均滤波(滑动平均值滤波)
基本思想：算术平均值滤波对每个采样值给出相 同的权重系数, 即1/m。若要增加新采样值在有 效信号中的比重, 实际应用时, 可采用加权递推 平均滤波, 其算式为
串联校正 反馈校正：校正装置 ：从系统的某一环节中引出反馈信号，通过校正装置构成局部反馈 Gc(s)串联在前向通道中。简单、易实现，一般放在能量
回路。信号是从高功率点流向低功率点，所以一般采用无源网络。 较低的部位，多采用有源校正网络。
给定 元件 给定输入 + 元件信号r(k) 输入 信号r(k) 原有部分1 +
10
—计算机控制系统—
5-1-2 数字滤波
各种滤波方法的特点与应用
–平均值滤波适用于周期性干扰；加权
平均递推滤波适用于纯滞后较大的过 程； –中值滤波和程序判断滤波适用于偶然 出现的脉冲干扰； – 惯性滤波适用于高频干扰。
2019/1/20 第五章 计算机控制系统中的控制策略 11
—计算机控制系统—
– 提高抗干扰能力 – 检测系统异常状态，发出报警信号 – 防止测量系统故障引起错误的控制行为 – 校正信号，提高测量精度
2019/1/20
第五章 计算机控制系统中的控制策略
2
—计算机控制系统—
5-1-1 采样数据的合理性判别及报警(1)
越限的限幅与报警
–
–
采样值超过规定的界限（上、下限，可能是 系统发生异常或出现大的干扰） 可采用如下方法进行处理： 设某通道当前采样值为y(k) » yL ≤y(k)≤yH 时; y(k)为当前采样有效值 » y(k)>yH , 取 y(k)= yH (上限值)，报警 » y(k)<yL , 取 y(k)= yL (下限值)，报警
5-1-3 数据处理
目的
–经过处理后，可直接引用采样数据。
常见的数据处理内容
– – –
2019/1/20
线性化处理：如孔板差压与流量、热电 偶的热电势与温度 校正运算：如温度补偿 测量值与工程量的转换
第五章 计算机控制系统中的控制策略 12
—计算机控制系统—
第二节 Unit 2
数字PID控制算法 Data PID Control Arithmetic
2019/1/20
第五章 计算机控制系统中的控制策略
5
—计算机控制系统—
5-1-2 数字滤波—平均值滤波法（1）
算术平均值滤波（周期性干扰信号）
1 m yk yk m y(k ) y(k i) yk 1 m i 1 m m
平均算式 递推算式
其中算术平均的次数m值决定了信号的平滑度和灵 敏度。适用于对流量、压力及沸腾状液面一类信号 作平滑处理。
–
常见的处理方法
» »
2019/1/20
第五章 计算机控制系统中的控制策略
4
—计算机控制系统—
5-1-2 数字滤波（又称软件滤波）
数字滤波的必要性及优点
– 与RC滤波器结合使用，可抑制大多数引入
过程的干扰 – 不需要增加硬设备 – 稳定性好, 且一种滤波程序可以反复调用 – 使用灵活、方便, 便于修改