计算机控制系统软件设计
计算机网络自动检测控制系统软件开发设计
计算机网络自动检测控制系统软件开发设计计算机网络自动检测控制系统软件是用于监测和控制计算机网络设备的软件。
随着网络规模的不断扩大和网络设备的不断增多，传统的手动方式难以满足网络设备的管理需求。
开发一款能够实现自动检测和控制的软件成为了迫切需求。
在开发计算机网络自动检测控制系统软件时，可以分为以下几个主要的步骤：一、需求分析在需求分析阶段，需要与网络管理员或者使用者充分沟通，了解他们的实际需求。
需要监测哪些网络设备，需要实现什么样的自动控制功能等。
在需求分析阶段，需要综合考虑网络的规模、设备的种类和数量、网络的拓扑结构等因素。
二、系统设计在系统设计阶段，需要根据需求分析的结果，设计出具体的软件系统结构和功能模块。
可以采用分布式架构，将监测和控制功能分布到不同的节点上，提高系统的稳定性和可扩展性。
需要设计出用户界面，提供友好的操作界面和操作指南，方便用户使用和管理。
三、软件开发在软件开发阶段，需要按照系统设计的要求，开发具体的功能模块和用户界面。
这其中需要考虑到网络设备的种类繁多，需要充分考虑兼容性和可扩展性。
需要充分考虑系统的稳定性和安全性，以及异常情况的处理。
四、测试与优化在软件开发完成后，需要进行全面的测试，确保软件的功能正常，并且对软件进行优化，提高其性能。
在测试过程中，需要模拟不同的网络环境，不同类型的网络设备，以及大量的网络数据流量，检验软件的稳定性和性能。
五、部署与维护在软件测试完成后，可以进行软件的部署，并提供相应的维护服务。
在软件部署的过程中，需要充分考虑硬件环境、网络环境、以及用户数量等因素，保证软件的正常运行。
需要及时更新和维护软件，以应对网络设备更新升级等情况。
通过以上的步骤，可以完成一款高质量的计算机网络自动检测控制系统软件。
这样的软件可以大大提高网络管理员的工作效率，降低网络设备的管理成本，同时提高网络的稳定性和安全性。
在网络设备日益增多的今天，这样的软件势必会成为网络管理的必备工具。
《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。
计算机控制系统软件设计
例如：
a=inportw(0x210)
b=inportb(0x220)
第一条指令表达将端口210H旳16位二进制数(一种字)输入 给变量a，第二条指令表达将端口220H旳8位二进制数(一种字 节)输入给变量b。在C语言中，0x起头旳是16进制数。
又如：
outportw(0x230,0x3435)
outportb(0x240,0x26)
(1)选择模拟显示表
由于计算机控制系统显示画面常采用多种模 拟显示表来显示测量值、设定值和输出值，因 此，显示组态一般可用6种模拟显示表，即调整 控制表、报警显示表、阀位操作表、监视操作 表、比率设定表、流量合计表。
返回
（2）选择了回路旳模拟显示表后，尚须对显示表旳每 一种参数进行确定，并在画面上设定对应旳值。
除了数字调零外，还可以采用偏移和增益误差旳自动 校准。
1.全自动校准
V
( x x0 x1 x0
) VR
采用这种措施测得旳V与放大器旳漂移和增益变化无关，与V 和R旳精度也无关。这样可大大提高测量精度，减少对电路器件 旳规定。
2.人工自动校准
人工自动校准旳原理是由人工在需要时接入原则旳参数进 行校准测量，把测得旳数据存贮起来，供后使用。一般人工自 动校准只测一种原则输入信号yR，零信号旳赔偿由数字调零 来完毕。设数字调零后测出旳数据分别为xR(接校准输入yR时) 和x(接被测输入y时)，则可按下式来计算y。
另一种常用旳方式是将各控制算法编成各个独立旳 可以反复调用旳功能模块，对应每一模块有一种数据 构造，该数据构造定义了该控制算法所需要旳各个参 数。因此，只要这些参数定义了，控制规律就定了。 有了这些算法模块，就可以生成绝大多数旳控制系统旳人机界面越来越多地采用图形显示 技术。图形画面重要是用来监视生产过程旳状况，并可 通过对画面上对象旳操作，实现对生产过程旳控制。
微型计算机控制系统的设计方法与步骤
否
否
本次越限标志送
5FH
清零 5EH 单元
上限处理
6-6 T0
图 中 断 服 务 程 序 流 程 图
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.. .
键盘与显示
过零信号发生器
MC 14528
LM311
~220V
..
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.
74LS00TI光 耦L117驱 动 器
加热丝
.
变送器
热电偶
图6-2 电阻炉炉温控制系统原理图
1. 检测元件及变送器
检测元件选用镍铬-镍铝热电偶，分度号为 EU，适用于0℃~1000℃的温度测量范围，相应 输出电压为0mV~41.32mV。
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6.3.3 控制系统程序设计
开始
6-5
1.
设定堆栈指针
开始
主
清标志和暂存单元
图
程 序
T 1 中断程序
清显示缓冲区
主 程
清标志D5H
序
T 0 初始化
流
开CPU中断
程
停止输出
图
扫描键盘 返回
温度显示
T 1 中断服务程序
2. T0中断服务程
T0中断服务程序是此系统的主体程序，用 于启动A/D转换、读入采样数据、数字滤波、 越限温度报警和越限处理、大林算法计算和输 出可控硅的同步触发脉冲等。在T0中断服务程 序中，要用到一系列子程序。如：采样子程序、 数字滤波子程序、越限处理程序、大林算法程 序、标度变换程序和温度显示程序等。T0中断 服务程序流程图如图6-6所示。
计算机控制系统 设计
计算机控制系统设计引言计算机控制系统是一种通过计算机对特定设备或过程进行控制和监测的系统。
计算机控制系统广泛应用于工业自动化、交通运输、通信等领域，可以提高生产效率和产品质量，减少人力成本和人为错误。
本文将介绍计算机控制系统设计的基本原理和步骤，包括硬件设计、软件设计和系统集成等方面的内容。
硬件设计计算机控制系统的硬件设计是指选择合适的电子元器件和设计电路来实现控制系统的功能。
硬件设计通常包括以下几个方面：1. 选择合适的控制器控制器是计算机控制系统的核心组成部分，负责接收输入信号、处理数据并输出控制信号。
常见的控制器有微处理器、PLC（可编程逻辑控制器）等。
在选择控制器时，需要考虑控制系统的需求和性能要求。
2. 传感器和执行器选择传感器和执行器用于将实际物理量（如温度、压力、位置等）转换为电信号或控制信号。
在硬件设计中，需要选择适合的传感器和执行器，并设计相应的电路来与控制器连接。
3. 电源电路设计电源电路是提供控制系统所需的电能的基础设施，需要设计合适的电源电路来保证控制器和其他电子元器件的正常工作。
软件设计软件设计是计算机控制系统中不可或缺的一部分，它通过编写计算机程序来实现控制系统的逻辑功能。
软件设计主要包括以下几个方面：1. 确定系统需求在进行软件设计之前，需要明确系统的功能需求和性能要求。
这些需求可以通过系统规格说明书、用户需求分析等方式来获取。
2. 设计控制算法控制算法是计算机控制系统的核心部分，它决定了系统如何对输入信号做出反应并生成相应的控制信号。
在软件设计中，需要根据系统需求和控制原理设计合适的控制算法。
3. 编写程序在设计控制算法之后，需要将算法转化为实际的计算机程序。
程序可以使用各种编程语言来实现，如C、C++、Python 等。
编写程序时需要考虑可读性、可维护性和性能等方面的因素。
系统集成系统集成是将硬件设计和软件设计进行整合的过程，目的是确保计算机控制系统的各个组成部分能够正常协同工作。
计算机控制系统设计的基本内容
计算机控制系统设计的基本内容
计算机控制系统设计主要包括以下基本内容:
1. 控制理论基础知识：计算机控制系统的设计需要运用控制理论的基础知识，如传递函数、稳定性分析、动态响应分析等。
2. 计算机控制系统的硬件设计：包括控制器、传感器、执行器等硬件设备的设计和选型，需要考虑硬件设备的可靠性、性能、成本和可维护性等因素。
3. 计算机控制系统的软件设计：包括控制系统的算法设计、软件界面设计、数据采集和处理等，需要运用计算机编程语言和软件设计工具进行开发。
4. 计算机控制系统的调试和测试：设计完成后，需要进行系统调试和测试，以确保系统的稳定性、可靠性和性能指标符合要求。
5. 计算机控制系统的应用和优化：在实际应用场景中，需要对计算机控制系统进行优化和调整，以提高控制性能和效率。
以上是计算机控制系统设计的主要基本内容，不同的应用场景和控制需求可能需要针对具体情况进行定制化设计。
控制系统计算机辅助设计-MATLAB语言和应用
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控制系统计算机辅助设计－MATLAB语言与应用
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我国较有影响的控制系统仿真与计算机辅助设计 成果是中科院系统科学研究所韩京清研究员等主 持的国家自然科学基金重大项目开发的CADCSC 软件。 清华大学孙增圻、袁曾任教授的著作和程序。 以及北京化工学院吴重光、沈成林教授的著作和 程序等。
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系统仿真领域有很多自己的特性，如果能选择一种 能反映当今系统仿真领域最高水平，也是最实用的 软件或语言介绍仿真技术，使得读者能直接采用该 语言解决自己的问题，将是很有意义的。
实践证明，MATLAB 就是这样的仿真软件，由于 它本身卓越的功能，已经使得它成为自动控制、航 空航天、汽车设计等诸多领域仿真的首选语言。 所以在本书中将介绍基于 MATLAB/Simulink的控 制系统仿真与设计方法及其应用。
控制系统计算机辅助设计－MATLAB语言与应用
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1.1 控制系统计算机辅助设计 技术的发展综述
早期的控制系统设计可以由纸笔等工具容易地计算 出来，如 Ziegler 与 Nichols 于1942年提出的 PID 经 验公式就可以十分容易地设计出来。
随着控制理论的迅速发展，光利用纸笔以及计算器 等简单的运算工具难以达到预期的效果，加之在计 算机领域取得了迅速的发展，于是很自然地出现了 控制系统的计算机辅助设计 (computer-aided control system design , CACSD)方法。
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计算机控制系统软件设计原则
计算机控制系统软件设计原则下面将介绍几个常见的计算机控制系统软件设计原则：1.单一职责原则（SRP）单一职责原则要求一个类只负责一个功能或任务，即一个类应该只有一个引起它变化的原因。
这样可以提高类的内聚性，降低类之间的耦合度，使得类更易于理解、修改和扩展。
2.开放封闭原则（OCP）开放封闭原则要求一个软件实体应当对扩展开放，而对修改封闭。
这意味着系统中的模块应该通过扩展来增加新的功能，而不是通过修改已有的代码来实现。
这样可以保持系统的稳定性和复用性，并降低对大规模修改的需求。
3.里式替换原则（LSP）里式替换原则指出任何基类可以被它的子类替换，而不影响系统的正确性。
也就是说，子类应当能够替换所有对基类的使用，而不需要修改使用基类的客户端代码。
这可以提高系统的扩展性和可维护性。
4.依赖倒置原则（DIP）依赖倒置原则要求高层模块不应该依赖于低层模块，而是依赖于抽象。
具体而言，就是高层模块应该依赖于接口或抽象类，而不是具体实现类。
这样可以降低模块之间的耦合度，提高系统的灵活性和可维护性。
5.接口隔离原则（ISP）接口隔离原则要求一个类或模块不应该依赖于它不需要的接口。
具体而言，就是一个类只应该依赖于它需要的最小接口，而不应该依赖于所有可能使用的接口。
这可以减少模块之间的依赖关系，提高系统的灵活性和可维护性。
6.迪米特法则（LoD）迪米特法则（也称为最少知识原则）要求一个对象应当尽量少与其他对象发生相互作用，即一个对象应当尽量不要引用其他对象的内部实现细节。
这样可以降低模块之间的耦合度，提高系统的复用性和可维护性。
7.高内聚低耦合原则高内聚低耦合原则要求一个软件模块应该尽可能地聚集相关的功能，以提高模块的内聚性。
同时，模块之间应该尽可能地减少相互依赖和相互影响，以降低模块之间的耦合度。
这可以提高模块的独立性、可测试性和可复用性。
综上所述，计算机控制系统软件设计原则主要包括单一职责原则、开放封闭原则、里式替换原则、依赖倒置原则、接口隔离原则、迪米特法则和高内聚低耦合原则。
计算机控制系统课程设计
计算机控制系统课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握计算机控制系统的基本原理、方法和应用，培养学生运用计算机技术分析和解决控制问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解计算机控制系统的基本概念、分类和特点；（2）掌握控制系统的数学模型建立和仿真方法；（3）熟悉常见控制器的设计方法和性能分析；（4）掌握计算机控制系统的实现技术和应用领域。
2.技能目标：（1）能够运用数学模型分析和解决计算机控制系统问题；（2）具备使用控制系统仿真软件进行仿真分析的能力；（3）能够根据实际需求设计合适的控制器，并分析其性能；（4）具备计算机控制系统设计和调试的基本技能。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对计算机控制系统的兴趣和好奇心；（2）培养学生勇于探索、创新的精神，提高自主学习能力；（3）培养学生团队协作意识和沟通能力；（4）培养学生关注社会热点，将所学知识应用于实际问题的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.计算机控制系统概述：计算机控制系统的定义、分类、特点和应用领域；2.控制系统的数学模型：控制系统数学模型的建立、仿真和分析；3.控制器设计方法：PID控制、模糊控制、神经网络控制等控制器设计方法；4.计算机控制系统实现技术：硬件选型、软件设计、系统调试等；5.计算机控制系统应用案例：工业生产、航空航天、生物医学等领域的应用实例。
三、教学方法为实现教学目标，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：系统地传授理论知识，引导学生掌握基本概念和原理；2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解计算机控制系统的应用和设计方法；3.实验法：学生进行实验，提高学生的动手能力和实际问题解决能力；4.讨论法：学生分组讨论，培养学生的团队协作和沟通能力。
四、教学资源为实现教学目标，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统、全面的学习资料；2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系；3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，提高课堂教学效果；4.实验设备：配置合适的实验设备，为学生提供实践操作的机会。
控制系统CAD软件的设计与应用
<全国自动化科学技术应用学术会议>>2000年控制系统CAD软件的设计与应用周黎辉董泽韩璞(华北电力大学动力工程系,保定071003)摘要论述了在控制系统CAD——CAE2000系统的软件设计中，采用了面向对象的方法进行需求分析、结构设计和软件开发的软件设计过程，解决了如何组态任意控制系统的问题，使其满足方框图语言与可视化相结合的技术要求，使系统的设计更加规范，系统的可维护性、可扩展性都大为提高。
关键词面向对象控制计算机辅助设计方框图语言1．引言在过去的十几年中，控制系统计算机辅助设计（CSCAD）技术已经发生了重大变化，特别是其CAD算法日益成熟，已经形成了比较完善的算法体系，但是在实际应用中，往往缺乏具有较好的通用性、便利性和开放性的软件工具。
由于近几年计算机软、硬件技术的快速发展，以及设计理论上的重大突破，使得大型的CSCAD平台化软件工具得以能够实现，而且辅助设计、辅助分析和辅助教学等多种功能已经融合在一起[1]。
2．CAE2000系统目前国外已经出现了一些有代表性的、成熟的CSCAD软件，比如MATLAB、ISL、VisSim和MATRIXx等，其中由美国MathWorks公司推出的MATLAB软件以及与之配套的SIMULINK软件由于采用了面向方框图语言技术与可视化技术，使得其成为功能较完善和具有代表性的CSCAD软件之一[2]。
到九十年中期，我国新一代CSCAD软件的开发，还处于起步阶段，基本上还没有与之相当的软件面世。
针对这种新的发展，我们开发了一套CSCAD系统——CAE2000系统。
CAE2000系统是一个集控制系统计算机辅助分析、辅助设计和辅助教学为一体的多功能、一体化的计算机辅助工程系统。
该系统除了具有一般CSCAD软件的组态、仿真功能外，还特别为接近工程实际和结合过程控制的特点，具备了实时仿真、通过过程通道设备与硬件结合仿真、软操作面板以及过程控制流程图等多种功能，这些功能是一般同类软件所不具备的，同时CAE2000还提供了拟合传递函数、控制器参数寻优、控制理论分析、控制系统CAD算法以及多种现代控制器研究等一系列从工程实际到理论分析的多种工具，这些也是一般CSCAD软件所不具备的。
第四章 控制系统的软件和常用控制程序设计
4、良好的界面 软件应当有友好的界面，以利于参数的调整和操作人员的 操作。 第一节 控制系统的软件分类 计算机控制系统的软件分为系统软件和应用软件两大类。 一、系统软件 系统软件包括操作系统，编辑、编译软件，各类工具软件 及诊断系统等；其核心是操作系统。 操作系统是一组程序的集合，它控制计算机系统中用户程 序的执行次序，为用户程序与系统硬件之间提供软件接口，并 允许程序之间的信息交换。 根据计算机控制系统的结构、控制功能情况选用不同的操 作系统。
第二节 常用控制程序设计 生产对象种类繁多，要求各异，常用控制程序的类型和内 容也十分丰富。本节仅选择一些最基本和常用的程序进行简单 的介绍： （1）查表法实现数值计算 （2）数字滤波程序
（3）标度变换程序
（4）非线性参数补偿方法 （5）报警程序 用软件实现常用控制功能的优点是：灵活性好，精度高， 稳定可靠，不受外界干扰。
l 程序设计步骤如下：
（1）设R2 中存放元素表中下限元素的序号（R2=0），R3 存放 上限元素的序号（R3=n）
（2） 计算中点元素序号
R4 = ( R3 + R2 ) / 2 （3） 计算中点元素的地址 （MIADR）= 表首地址+字节数* R4 （4）要查找的元素与中点元素比较，若X<[MIADR]，R2
（1）表的起始位置送PC和DPTR
（2）表格的长度存放在某个寄存器中 （3）要查找的关键字放在某一内存单元 （4）用CJNE A，direct, rel指令进行查找 把A当中的值和直接地址中的值比较， 若相同则继续执行。
例6-1 以DATA为首地址的存储单元中，存放一长度为100个字节的无序表 格，要寻找的关键字存放在HWORD单元。编程进行查找，若找到，则将 关键字所在内存单元地址存到R2、R3中，若未找到，将R2、R3清零。 解： 顺序查表 （CHE） 关键字 （R4） 表长度
控制系统计算机仿真(matlab)实验五实验报告
实验五 控制系统计算机辅助设计一、实验目的学习借助MATLAB 软件进行控制系统计算机辅助设计的基本方法，具体包括超前校正器的设计，滞后校正器的设计、滞后－超前校正器的设计方法。
二、实验学时：4 学时 三、实验原理1、PID 控制器的设计PID 控制器的数学模型如公式（5-1）、（5-2）所示，它的三个特征参数是比例系数、积分时间常数（或积分系数）、微分时间常数（或微分系数），因此PID 控制器的设计就是确定PID 控制器的三个参数：比例系数、积分时间常数、微分时间常数。
Ziegler （齐格勒）和Nichols （尼克尔斯）于1942提出了PID 参数的经验整定公式。
其适用对象为带纯延迟的一节惯性环节，即：s e Ts Ks G τ-+=1)( 5-1式中，K 为比例系数、T 为惯性时间常数、τ为纯延迟时间常数。
在实际的工业过程中，大多数被控对象数学模型可近似为式（5-1）所示的带纯延迟的一阶惯性环节。
在获得被控对象的近似数学模型后，可通过时域或频域数据，根据表5-1所示的Ziegler-Nichols 经验整定公式计算PID 参数。
表控制器的参数。
假定某被控对象的单位阶跃响应如图5-4所示。
如果单位阶跃响应曲线看起来近似一条S 形曲线，则可用Ziegler-Nichols 经验整定公式，否则，该公式不适用。
由S 形曲线可获取被控对象数学模型（如公式5-1所示）的比例系数K 、时间常数T 、纯延迟时间τ。
通过表5-1所示的Ziegler-Nichols 经验整定公式进行整定。
如果被控对象不含有纯延迟环节，就不能够通过Ziegler-Nichols 时域整定公式进行PID 参数的整定，此时可求取被控对象的频域响应数据，通过表5-1 所示的Ziegler-Nichols 频域整定公式设计PID 参数。
如果被控对象含有纯延迟环节，可通过pade 命令将纯延迟环节近似为一个四阶传递函数模型，然后求取被控对象的频域响应数据，应用表5-1求取PID 控制器的参数。
计算机控制系统的设计步骤
计算机控制系统的设计步骤1. 研究被控对象、确定控制任务在进行系统设计之前，首先应该调查、分析被控对象及其工作过程，熟悉其工艺流程，并根据实际应用中存在的问题提出具体的控制要求，确定所设计的系统应该完成的任务。
最后，采用工艺图、时序图、控制流程等描述控制过程和控制任务，确定系统应该达到的性能指标，从而形成设计任务说明书，并经使用方的确认，作为整个控制系统设计的依据。
2. 确定系统总体控制方案一般设计人员在调查、分析被控对象后，已经形成系统控制的基本思路或初步方案。
一旦确定了控制任务，就应依据设计任务书的技术要求和已作过的初步方案，开展系统的总体设计。
总体设计包括以下内容：⑴确定系统的性质和结构根据系统的任务，确定系统的性质是数据采集处理系统，还是对象控制系统。
如果是对象控制系统，还应根据系统性能指标要求，决定采用开环控制，还是采用闭环控制。
⑵确定执行机构方案根据被控对象的特点，确定执行机构采用什么方案，比如是采用电机驱动、液压驱动还是其他方式驱动，应对多种方案进行比较，综合考虑工作环境、性能、价格等因素择优而用。
⑶控制系统总体“黑箱”设计所谓“黑箱”设计，就是根据控制要求，将完成控制任务所需的各功能单元、模块以及控制对象，采用方块图表示，从而形成系统的总体框图。
在这种总体框图上，只能体现各单元与模块的输入信号、输出信号、功能要求以及它们之间的逻辑关系，而不知道“黑箱”的具体结构实现；各功能单元既可以是一个软件模块，也可以采用硬件电路实现。
⑷控制系统层次以及硬件、软件功能划分根据控制要求、任务的复杂度、控制对象的地域分布等，确定整个系统是采用直接数字控制(DDC)、还是采用计算机监督控制(SCC)，或者采用分布式控制，并划分各层次应该实现的功能。
同时，综合考虑系统的实时性、整个系统的性能价格比等，对硬件和软件功能进行划分，从而决定哪些功能由硬件实现，哪些功能由软件来完成。
在总体方案设计完成后，形成了系统组成的粗线条框图结构、硬件与软件划分等文件，供详细设计使用。
基于labview的计算机控制系统实验设计
基于labview的计算机控制系统实验设计
一、实验目的
1、熟悉LABVIEW的基本操作；
2、学习NI计算机控制系统的设计及使用；
3、利用NI计算机控制系统设计实现一定功能及复杂控制任务；
4、掌握控制设计原理及NI控制系统设计方法。
二、实验内容
1、学习和掌握LabVIEW软件视图介绍；
2、学习和掌握LabVIEW软件VI编程基本知识；
3、学习和掌握LabVIEW软件Vi标准模块的使用；
4、学习和掌握LabVIEW软件与外设的配置；
5、学习和掌握NI卡的控制系统软件视图介绍；
6、学习和掌握NI卡控制学习结构化文本语言；
7、利用LabVIEW软件、NI卡和传感器设计实现基本控制系统；
8、利用LabVIEW软件、NI卡设计实现复杂控制系统实验；
9、控制系统最终测试结果分析及系统性能检验。
三、实验要求
1、了解LabVIEW软件操作，能熟练地对LabVIEW进行安装和配置；
2、能熟练地操作LabVIEW完成VI编程；
3、掌握NI卡的基本配置及控制；
4、掌握结构化文本语言的控制方式；
5、熟练地掌握NI卡控制实现基本控制任务及设计复杂控制系统；
6、熟练地操作控制系统以及完成控制系统最终测试结果分析及系统性能检验。
微型计算机控制系统设计
微型计算机控制系统设计1.系统需求分析与概念设计在设计微型计算机控制系统之前，首先需要进行一系列的需求分析和概念设计。
需求分析包括确定系统的功能需求、性能需求和其他特殊需求，如实时响应、可靠性等。
概念设计阶段则是对系统进行初步的设计，包括确定所需的软件和硬件组件，以及设计系统的整体架构。
2.硬件设计微型计算机控制系统的硬件设计主要包括选型和连接外围设备。
首先需要选择适合的微型计算机单板，同时根据系统需求选取合适的外围设备，如传感器、执行器、通信模块等。
然后，根据选定的硬件组件，设计整体的硬件连接与电源供应，确保各个部件可以正常工作并相互协调。
3.软件设计微型计算机控制系统的软件设计是整个系统的核心。
软件设计包括开发控制算法，设计用户界面和编写程序代码等。
首先，需要根据系统需求，设计合适的控制算法，将其转化为计算机可以理解的代码。
然后，通过编程语言编写代码，实现各个部件的控制和通信。
最后，设计用户界面使得用户可以方便地与系统交互。
4.系统测试与调试在完成硬件和软件设计后，需要进行系统测试和调试。
系统测试是为了验证系统的功能和性能是否符合设计要求。
测试可以通过模拟真实环境来进行，也可以使用仿真工具进行虚拟测试。
测试的结果将帮助设计者了解系统的工作状态，发现并解决潜在问题。
在测试过程中，还需要进行系统的调试，即通过修改和优化软件代码和硬件连接，使系统达到最佳的性能。
5.系统部署与运行在系统测试和调试完成后，可以进行系统的部署和运行。
部署包括将系统安装到预定的位置，并进行有关的设置和配置。
运行阶段，系统将开始工作并实现所需的功能。
在运行过程中，需要进行系统的监控和维护，确保系统的稳定运行。
总结：微型计算机控制系统的设计是一个复杂而综合的工程，需要深入理解系统需求、硬件设计和软件设计。
通过系统的需求分析和概念设计，确定设计方向和目标。
在硬件设计阶段，选择合适的硬件组件并进行连接与供电设计。
软件设计阶段，开发控制算法，设计用户界面和编写代码。
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软件滤波
数字滤波
能有效地抑 制低频干扰
数字滤波是对采样信号进行平滑加工， 提高信噪比、消除或减少各种干扰信号 的影响，以保证计算机数据采集或控制 系统的可靠工作 。
常采用的数字滤波方法： 限幅/限速滤波 算术平均/加权滤波 中值滤波 惯性滤波
采样信号Xi
（i=1~n）
数字滤波
Yn(供CPU作进一步处理)
组态软件的开放性：遵从IEC61131-3标准、 OPC规范 利用通用、开放的工控软件（由软件制造商提供，集成了多种硬件设备驱动程序，使 之适用于不同的硬件配置和控制领域）进行二次开发。 组态软件包括监控组态软件（用于数据采集和人机监控画面的组态，如组态王 /Citect/Intouch、FIX/iFIX等）和控制组态软件（用于控制策略的组态，如Genie KingACT/InControl等）
线性化处理
◆平方根处理 平方根关系是工程
实际中经常遇到的一种 非线性 ，如节流式流量 计: F = K △P 。 实测到的是压差△P，为获得流量 F，需对采样值△P求平方根。
平方根可用牛顿迭代公式/高级语 言的平方根函数来计算。
牛顿迭代公式为：
Yn=（Yn-1+ X / Yn-1）/2
线性化处理
开发系统
➢数据库管理系统： •大型数据库（DB2、Oracle、Sybase、Informix…） •Web数据库 •桌面数据库（Excel、Access、SQL Server…） •实时数据库（InfoPlus、PI、ONSPCE…)
➢工控软件平台（几十种）：如组态王
KingView、KingACT；InTouch、InControl； iFIX；Citcet；WinCC、Step7…
■非计算法
有序表格：顺序查表法、计算查表法、
查表法
对分查表法
无序表格：顺序查表法
插值法
线性插值法(以直线代替曲线) 二次插值法(以抛物线代替曲线)
折线法（分段线性化 ）：因简单实用，在工程上 得到广泛应用。
Yx=Yk-1+ Kk（X –Xk-1）
应用软件
➢过程监视： •巡回检测 •数据处理（有效性检验、数字滤波、标度变换、报警…) •过程分析 •人机界面…
➢过程控制：开环/闭环控制（简单、复杂、先进控制）
➢信息管理
◆ 分类
▪ 按功能可分为
Байду номын сангаас执行软件
概述
完成过程信息的采集、 处理、运算、显示、打 印、控制输出等实质性 的功能，偏重算法效率、 强调实时性。
a Tf T Tf
数字滤波
限幅/限速滤波：对抑制带有随机性的干扰较为有效。 算术/梯推平均法：对周期性的干扰有良好的抑制作用，适于快变参数。
适用于压力、流量等信号的平滑加工，其平滑程度 取决于N 的大小 。一般，流量取N=12，压力取N=4 。
加权平均法: 适用于纯滞后较大的对象；中值滤波：有效地滤去脉冲干扰。
接口驱动程序
数据处理及控制算法程序
人机界面程序等
管理软件: 起组织调度作用，着眼全局、逻辑严密。
2类开发方法：编程和组态
① 编程：难度大、周期长，但针对性强、易实现复杂控制（如最优、先进控制等） ② 组态：简单易学、可靠性高，易实现常规控制。复杂控制算法软件包须另购或
自行开发。
概述
● 开发应用软件的一般过程
●线性化的方法
计算法 --可用数学方程描述“被测参数（输出）与可测量值（输入）之间关系” 处理方法：热电偶、平方根 查表法
非计算法（难以用数学方程描述的处理方法） 折线法 插值法
线性化处理
■计算法 ◆热电偶的线性化处理
热电偶输出的热电势EAB（t，t0）与温度t 之间往往是非线性的 。
t℃= a4E4 + a3E3 + a2E2 + a1E + a0
计算机控制系统-软件设计与应用
➢概述 ➢数据采集系统的软件设计 ➢人机接口及人机界面简介 ➢工控软件简介 ➢计算机控制技术 ➢本章小结 ➢思考题
计算机软件
计算机控制系统软件构成
系统软件
操作系统：Windows、Unix、Linux、OS/2
➢程序设计语言：汇编、高级语言（VB、 VC、C++、C#、Delphi…）
数据采集系统的软件设计
◆ 数据采集系统的构成及功能
➢对生产过程的各种参数（信息）进 行定时采集、检查（有效性及越限检 查）、处理（数字滤波、线性化、工 程量转换等）、存储、显示（以数字、 图形方式等） 、打印（定时制表、 CALL制表） 、报警（按不同级别） 等。
DAS硬件构成 = AI/DI通道 + 计算机系统
线性化处理
●为何要进行线性化处理?
➢许多传感器、变送器输出的信号与被测参数之间常存在明显的非线性，如：热电 偶的热电势EAB（t，t0）与温度t 、流量F与△P等。 ➢采集进计算机的值是EAB（t，t0）、 △P，欲得实际被测参数的值（如：温度t、 流量F），需对采样值进行线性化处理之后才能获得并显示。
限幅滤波
数字滤波
数字滤波
限速滤波
中值滤波 算术平均 加权平均
惯性滤波 复合滤波
yn mediom(x1, x2,..., xn )
yn
1 N
N
xi
i 1
递推平均
yn
1 N
N 1
xni
i0
N 1
N 1
yn Ci xni , Ci 1且C 0 C1 ... CN 1 0
i0
i0
Y (s) 1 离散化： X (s) T f s 1 y(n) (1 a) y(n 1) ax(n) y(n 1) a[x(n) y(n 1)]
惯性滤波 ：可视为一阶低通RC滤波器的数字形式，是一种动态滤波方法；
适合高频或低频的干扰信号。
复合滤波：两种以上滤波方法的结合，以得到较好的滤波效果 。如：将中
值滤波与算术平均滤波相结合，即连续采样N次，去掉Xmax、
Xmin，再计算
N
1
2
N 2 i 1
xi
Yn ，则既可去掉脉冲干扰，
又可滤去周期性干扰，这对快慢参数均适用。
◆ 数据采集系统的软件设计流程图 ◆数据采集系统的数据处理
软件由主程序和时间中断服务程序 （包含各种功能模块）构成。
数字滤波、线性化、工程量转换、报 警等。
数据采集程序流程
查询 定时 中断
DMA
◆ 有效性检查 ◆ 数字滤波 ◆ 线性化处理 ◆ 工程量(标度)变换 ◆ 报警处理
数据处理
滤波
滤波
硬件滤波：如RC滤波器（能有效地抑制高频干扰）