计算机控制系统的特点
计算机控制系统
计算机控制系统组成：被控对象、执行机构、测量装置、指令给定装置计算机系统主要部件：A/D变换器、D/A变换器、数字计算机计算延迟：计算机控制系统中由于信号的采集，输出信号的保持，以及计算机处理信息的延迟作用产生的输入与输出信号之间的延迟。
计算机控制系统的控制过程：1实时数据采集即对被控量及指令信号的瞬时值进行检测和输入2实时决策即按给定的算法，依采集的信息进行控制行为的决策，生成控制指令3实时控制即根据决策实时地向被控对象发出控制信号计算机控制系统优点：1. 运算速度快、精度高、具有极丰富的逻辑判断功能和大容量的存储能力，容易实现复杂的控制规律，极大地提高系统性能。
2. 功能/价格的性价比高。
3. 控制算法灵活，由软件程序实现，因此适应性强，灵活性高。
4. 可使用各种数字部件，从而提高系统测量灵敏度并可利用数字通信来传输信息。
5. 使控制与管理更易结合，并实现层次更高的自动化。
6. 实现自动检测和故障诊断较为方便，故提高了系统的可靠性和容错及维修能力。
缺点与不足：抗干扰能力较低。
计算机实际工程设计的设计方法：1.连续域设计-离散化方法。
将计算机控制系统看成是连续系统，在连续域上设计得到连续控制器。
由于它要在数字计算机上实现，因此，采用不同方法将其数字化(离散化)。
2.直接数字域(离散域)设计。
把系统看成是纯离散信号系统，直接在离散域进行设计，得到数字控制器，并在计算机里实现。
控制系统中信号分类从时间上区分：连续时间信号__在任何时刻都可取值的信号；离散时间信号__仅在离散断续时刻出现的信号。
从幅值上区分模拟信号__信号幅值可取任意值的信号。
离散信号__信号幅值具有最小分层单位的模拟量。
数字信号__信号幅值用一定位数的二进制编码形式表示的信号。
保持采样间隔内信号不变的装置为零阶保持器zoh。
特点：1.幅频为非理想的滤波器2.相频存在滞后，与采样周期有关周期采样和随机采样的区别：周期采样过程中采样周期不变，而随机采样过程中采样周期发生变化，且采样间隔物规律。
计算机控制系统
1. 连续控制系统相比，计算机控制系统具有哪些特点？(1)(2) 在计算机控制系统中，控制规律是由计算机通过程序实现的（数字控制器），修改一个控制规律，只需修改程序，因此具有很大的灵活性和适应性。
(3) 计算机控制系统能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规(4)(5) 一个数字控制器经常可以采用分时控制的方式，同时控制多(6) 采用计算机控制，如分级计算机控制、集散控制系统、计算机网络等，便于实现控制与管理一体化，使工业企业的自动化程度进2. 简述计算机控制系统的一般控制过程。
答：(1) 数据采集及处理，即对被控对象的被控参数进行实时检测，并输给计算机进行处理。
(2) 实时控制，即按已设计的控制规律计算出控制量，实时向执行器发出控制信号。
3. 简述典型的计算机控制系统中所包含的信号形式。
答：(1)连续信号连续信号是在整个时间范围均有定义的信号，它的幅值可以是连续的,也可以是断续的。
(2)模拟信号模拟信号是在整个时间范围均有定义的信号，它的幅值在某一时间范围内是连续的。
模拟信号是连续信号的一个子集，在大多数场合与很多文献中，将二者等同起来，均指模拟信号。
(3) 离散信号离散信号是仅在各个离散时间瞬时上有定义的信号。
(4) 采样信号采样信号是离散信号的子集，在时间上是离散的、而幅值上是连续的。
在很多场合中，我们提及离散信号就是指采样信号。
(5) 数字信号数字信号是幅值整量化的离散信号，它在时间上和幅值上均是离散的。
4. 线性定常离散系统的稳态误差是否只与系统本身的结构和参数有关？答：线性定常离散系统的稳态误差，不但与系统本身的结构和参数有关，而且与输入序列的形式及幅值有关。
除此之外，离散系统的稳态误差与采样周期的选取也有关。
5. 增量型PID控制算式具有哪些优点？答：(1)计算机只输出控制增量，即执行机构位置的变化部分，因而误动作影响小。
(2)在i时刻的输出u i，只需用到此时刻的偏差，以及前一时刻、前两时刻的偏差e i-1、e i-2和前一次的输出值u i-1，这大大节约了内存和计算时间。
计算机控制技术王超主编教材答案
计算机控制技术王超主编教材答案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。
第一章计算机控制系统组成和特点
2） 软件组成 ）
软件： 能完成各种功能的计算 软件 ： 机程序的总和。 机程序的总和。整个系统的工作都 是在程序的指挥下协调工作的。 是在程序的指挥下协调工作的。 软件通常分为两大类： 软件通常分为两大类 ： 一类是 系统软件，另一类是应用软件。 系统软件，另一类是应用软件。
37
1-2-1 系统组成
本节主要内容
计算机控制系统的概述 工作原理 计算机控制系统的经济效益
22
1-1-1 概述
常规自动控制系统的工作原理
按偏差e进行控制，目的是减少或消除偏差。 按偏差e进行控制，目的是减少或消除偏差。
23
典型工业生产工程 1. 连续过程 连续过程也称为流程工业。 连续过程也称为流程工业。流程工业主要通过对原材料进 行混合、分离、粉碎、加热等物理或化学方法， 行混合、分离、粉碎、加热等物理或化学方法，使原材料增 值。 主要包括化工、炼油、造纸、钢铁、食品饮料、制药等。 主要包括化工、炼油、造纸、钢铁、食品饮料、制药等。 最终产品类型有固体、液体、能量和气体。 最终产品类型有固体、液体、能量和气体。 通常以批量或连续的方式进行生产。 通常以批量或连续的方式进行生产。 2. 离散过程 离散过程也称为制造业。 离散过程也称为制造业。生产过程中基本上没有发生物质 改变，只是物料的形状和组合发生改变。 改变，只是物料的形状和组合发生改变。 最终产品由各种物料装配而成。 最终产品由各种物料装配而成。产品与所需物料有确定的 数量比例。一个产品确定的部件，一个部件有确定的零件。 数量比例。一个产品确定的部件，一个部件有确定的零件。 按行业划分属于离散过程有机械制造业、汽车制造业、 按行业划分属于离散过程有机械制造业、汽车制造业、家 电制造业等。 电制造业等。
可靠性好， 可靠性好，可维修 性好，软件丰富， 性好，软件丰富，运 算处理能力强。 算处理能力强。
第一章 计算机控制系统概述
第一章计算机控制系统概述§1．1概述随着科学技术的进步，人们越来越多地用计算机来实现控制系统。
近几年来，计算机技术、自动控制技术、检测与传感技术、CRT显示技术、通信与网络技术、微电子技术的高速发展，促进了计算机控制技术水平的提高。
本章主要介绍计算机控制系统及其组成、工业控制机的组成结构及特点、计算机控制系统的发展概况和趋势。
1．1．1计算机控制技术研究的内容及特点1、研究的内容：主要研究控制理论、计算机技术（软、硬件技术）、网络通信技术、测量技术、信号处理技术等在微机控制中的应用、以及微机的控制方法及其应用。
2、主要的特点：1）理论性强：应用各种控制理论、信号处理理论等2）综合性强：应用有控制理论、计算机硬件技术、编程技术、网络技术、测量技术、信号处理技术、电子技术等3）实践性强：所有设计、计算必须要反复进行实验；在实践中积累了大量的经验方法、经验数据等4）理论与实践相结合5）实用性强6）应用广泛等1．1．2计算机控制技术这门课所应用到的技术：计算机技术、自动控制技术、微电子技术、信息处理技术、检测与传感技术、通信与网络技术、CRT显示技术等等1．1．3计算机控制技术的现状与发展趋势计算机控制技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分1．1．4目前，计算机控制技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。
一、以工业PC为基础的低成本工业控制自动化将成为主流二、PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展三、面向测控管一体化设计的DCS系统四、控制系统正在向现场总线（FCS）方向发展五、仪器仪表技术在向数字化、智能化、网络化、微型化方向发展六、数控技术向智能化、开放性、网络化、信息化发展七、工业控制网络将向有线和无线相结合方向发展八、工业控制软件正向先进控制方向发展► 1.2. 计算机控制系统的组成► 1.3 计算机控制系统分类► 1.4 计算机控制系统中的计算机► 1.5 微型计算机控制系统的发展趋势§1.2 计算机控制系统的组成★自动控制：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。
计算机控制系统的特点及其应用领域
第一章计算机控制系统的特点及其应用领域。
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。
图1.1微机控制系统组成框图(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。
(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。
计算机控制系统的组成和特点
计算机控制系统的组成和特点
计算机控制系统是由计算机技术和控制技术相结合的一种系统。
它的组成和特点如下：
一、组成
1. 控制对象：被控制的物理系统，例如机器人、流水线、钢铁生产线等
2. 传感器：采集控制对象的状态信息，例如温度、压力、位置等
3. 执行器：控制对象的执行部件，例如电机、气缸等
4. 控制器：根据传感器采集的信息，对执行器进行控制，保持控制对象的稳定状态
5. 通信网络：传输控制信息，例如以太网、CAN总线等
二、特点
1. 灵活性高：计算机控制系统具有程序可调性、参数配置性、功能扩展性等特点，可以快速适应控制对象的变化
2. 控制精度高：由于采用数字控制方式，控制精度较高，且控制精度可根据需要进行调整
3. 自适应性强：可以根据传感器的反馈信号自动调整控制算法，实现自适应控制
4. 控制逻辑复杂：计算机控制系统采用程序控制方式，控制逻辑往往比较复杂，需要良好的编程技能和系统设计能力
5. 抗干扰能力强：数字控制方式可以有效抵御外部干扰，保证系统稳定性和可靠性
6. 技术含量高：计算机控制系统涉及电子技术、计算机科学、控制理论等多个领域，技术含量较高
总之，计算机控制系统在工业自动化、机器人技术等领域有广泛的应用，是现代工业控制技术的重要组成部分。
计算机控制系统概要
实时性与可靠性
嵌入式系统和微控制器 在实时性和可靠性方面 不断提高，满足各种工 业控制和安全关键系统 的要求。
THANKS
感谢观看
远程控制
通过网络对远端的控制系统进行操作和控制，实 现远程维护和调试。
无线控制
利用无线网络技术，实现对控制系统的无线连接 和控制，提高系统的灵活性和便利性。
嵌入式系统与微控制器的应用
小型化与低功耗
嵌入式系统和微控制器 在不断向小型化和低功 耗方向发展，满足各种 便携式和物联网设备的 需求。
高集成度与多功能
自适应控制
通过人工智能技术，使控制系统能够根据环境变 化和系统状态自适应地调整控制策略，提高系统 的稳定性和效率。
故障诊断与预防
利用人工智能技术对系统运行过程中的异常数据 进行检测和分析，提前发现潜在的故障并进行预 防。
网络化与远程控制技术的发展
远程监控
通过网络实现对控制系统的远程监控，方便对系 统的实时状态和运行情况进行了解。
早期阶段
20世纪50年代，计算机开始被应 用于工业控制领域，出现了基于
模拟电路的计算机控制系统。
发展阶段
20世纪70年代，随着微处理器和 集成电路技术的发展，计算机控制 系统逐渐向数字化、智能化方向发 展。
成熟阶段
21世纪初，计算机控制系统已经广 泛应用于各个领域，成为现代工业 生产中不可或缺的重要部分。
控制算法
根据控制系统的要求，采用一定的数 学模型和算法，对数据进行运算和处 理，得到控制信号。
执行机构与传感器
执行机构
根据控制信号调节被控对象的参数，如阀门、电动机等。
计算机控制系统概述
第十章 计算机控制系统概述
直接数字控制（Direct Digital Control，简称DDC）系统的构成 如图所示。计算机首先通过模拟量输入通道（AI）和开关 量输入通道（DI）实时采集数据，然后按照一定的控制规 律进行计算，最后发出控制信息，并通过模拟量输出通道 （AO）和开关量输出通道（DO）直接控制生产过程。DDC 系统属于计算机闭环控制系统，是计算机在工业生产过程 中最普遍的一种应用方式。
设定值 调节 生产 过程 模拟调 节器
工艺数据
调节 生产 过程 DDC计 算机 测量
设定值
工艺数据
测量
SSC 计 算 机
记录 显示 打印
SSC 计算 机
记录 显示 打印
监督控制系统的两种结构形式 （a）SCC+模拟调节器系统 （b）SCC+DDC系统
第十章 计算机控制系统概述
4.分散型控制系统 分散型控制系统（Distribute Control System—DSC），采用分散控 制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调的设计原则， 把系统从上到下分为分散过程控制级、集中操作监督级、综合 信息管理级，形成分级分布式控制，其结构如图所示。
第十章 计算机控制系统概述
目录
10.1 计算机控制系统组成 10.2 计算机控制系统特点 10.3计算机控制系统的优点 10.4计算机控制系统的典型形式 10.5计算机控制系统的发展方式
第十章 计算机控制系统概述
随着科学技术的进步，人们越来越多地利用计算机来实现控 制系统，近几年来，计算机技术，自动控制技术，检测与 传感技术，CRT显示技术，通信与网络技术等给计算机控 制技术带来了巨大的变革。人们利用这种技术可以完成常 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。随着计算机技术，高级控制策略，现场总线 智能仪表和网络技术的发展，计算机控制技术水平必将大 大提高。采用计算机对系统进行控制，不仅在工业、交通、 农业、军事等部门得到了广泛应用，而且在经济管理等领 域得到应用。与常规模拟控制系统相比，计算机控制系统 具有许多的有点。计算机参与控制，对控制系统的性能、 系统的结构以及控制理论等多方面都产生了极为深刻的影 响。
计算机操作系统的功能和特点
计算机操作系统的功能和特点计算机操作系统是一种软件程序，它管理和控制计算机硬件和软件资源，为用户和程序提供一个易于使用和高效的平台。
它充当计算机系统的核心，起着各种重要的功能和特点。
功能：1. 硬件管理：操作系统负责管理计算机的硬件资源，包括处理器、内存、外部设备等。
它通过分配和调度资源，确保它们被合理利用，以满足用户和程序的需求。
2. 文件管理：操作系统提供了对文件和文件系统的管理。
它允许用户创建、打开、关闭、读取和写入文件，同时处理文件的存储和组织方式，以及文件的访问权限和安全性。
3. 进程管理：操作系统可以同时运行多个程序，称为进程。
它负责对进程的创建、调度和终止进行管理。
通过使用调度算法，操作系统可以决定哪些进程在何时执行，以及如何共享和分配处理器时间片。
4. 内存管理：操作系统负责管理计算机的内存资源。
它分配和回收内存空间，跟踪可用的内存块，并处理内存的分段和分页操作，以最大限度地提高内存利用率和效率。
5. 设备管理：操作系统管理计算机的输入和输出设备，包括键盘、鼠标、打印机等。
它负责设备的初始化、驱动程序的加载和卸载，以及设备的分配和控制，确保设备正常运行并满足用户的需求。
特点：1. 多任务处理：操作系统可以同时运行多个任务或程序，并提供合适的资源分配和调度机制。
这使得用户可以同时进行多个任务，提高了计算机的利用率和效率。
2. 用户接口：操作系统为用户提供了图形用户界面（GUI）或命令行界面（CLI），使得用户可以通过简单的操作来控制计算机和运行程序。
用户可以通过图形界面的按钮和菜单来执行操作，或者通过命令行界面输入命令来完成任务。
3. 可扩展性：操作系统具有良好的可扩展性，可以根据计算机的需求进行定制和扩展。
它可以支持不同的硬件架构和设备，并允许用户安装和卸载不同的软件程序，以满足不同的需求。
4. 可靠性：操作系统需要具备高可靠性，确保计算机的安全和稳定性。
它需要能够处理错误和异常情况，提供错误检测和恢复机制，以防止故障和数据丢失。
计算机集散控制系统的特点
计算机集散控制系统的特点
（1）自主性
在集散控制系统中，每一个分散过程控制装置都是一个自治的小系统，它完成数据的采集、信号处理、计算及数据输出等功能。
集散控制系统的各部分是各自独立的自治系统，但是，在系统中它们又是互相协调工作的。
（2）人－机界面
集散控制系统的人－机界面由操作管理装置来实现。
操作人员可以通过操作管理装置可以监视工业现场的生产情况，按预先设定的控制策略设计各个控制回路，并对各回路的控制器参数进行整定；还可以实现各状态量的监视及组态操作。
极大的方便了操作人员的操作，便于集中操作和管理。
（3）系统适应性和可扩充性好
集散控制系统的硬件和软件系统均采用标准化、模块化设计思路，具有灵活的组配方案，用户可以根据生产需要来改变系统的配置，在生产流程发生改变时可以很方便地扩大或缩小系统地规模。
（4）通信网络具有开放性
在集散控制系统中，系统通信网络是dcs 的骨架，是DCS 的基础和核心，对于DCS 整个系统的实时性、可靠性
和扩充性，起着决定性的作用。
DCS数据通信网络的实现需要相应的网络协议。
系统网络的发展有一个过程，历经了RS232,RS485协议等直至当今的开放式网络协议。
（5）运行安全可靠
集散控制系统的结构采用容错设计，在任何一个环节出现故障的情况下，仍然可以保持系统的正常运行。
系统的硬件包括操作站、控制站、通信网络及其他一些关键设备均采用双重或多重冗余设计；系统软件采用模块化设计结构，进行组态修改时可以在线下载，而不影响其他程序的运行。
系统还设有完善的自诊断功能，整个系统运行安全可靠。
简述控制系统的特点
简述控制系统的特点控制系统是实现过程控制、设备运行管理以及系统优化的重要组成部分，其特点主要包括以下几点：1.目的性：控制系统具有明确的目标，即通过调控手段使被控对象的输出状态达到预期设定值或满足特定性能指标。
无论是工业生产过程还是其他领域，控制系统都旨在保持系统稳定运行，并在变化条件下维持目标性能。
2.反馈机制：控制系统的核心特点是基于反馈原理进行工作，它通过传感器获取系统的实际输出信号（称为反馈信号），并与设定的理想输出值进行比较，产生偏差信号，然后根据偏差采取相应的控制动作以减少误差。
3.动态响应与稳定性：控制系统需具备良好的动态响应特性，能够快速准确地响应外部扰动和内部参数变化，同时确保系统在各种工况下都能保持稳定，不发生振荡或失控现象。
4.自适应性：优秀的控制系统应具有一定的自适应能力，即能随着环境条件、负载需求或系统本身特性的变化而自动调整控制策略，以保证系统始终处于最优或接近最优的工作状态。
5.鲁棒性：鲁棒性是指控制系统在面对不确定性、噪声、参数变化以及未知干扰时仍能保持稳定性和控制性能的能力。
6.可控性与可观测性：一个有效的控制系统需要确保被控对象的状态是可以控制和观测的，这样才能对系统的状态有清晰的认识并实施有效控制。
7.结构化设计：控制系统通常由输入、控制器、执行器及被控对象等组成，它们之间通过合理的连接和算法设计形成一个完整的闭环系统。
8.智能化：现代控制系统越来越多地融入了智能技术，如模糊逻辑控制、神经网络控制、专家系统控制、预测控制等，使得系统不仅能在正常情况下良好运行，还能处理复杂、非线性或不确定性的控制问题。
9.灵活性与可扩展性：好的控制系统应该具有灵活配置和升级扩展的功能，以便随着应用需求的变化进行相应的更新与优化。
计算机控制系统：介绍计算机控制系统的组成、特点和设计
计算机控制系统：介绍计算机控制系统的组成、特点和设计介绍大家好！今天我们谈论的是计算机控制系统。
在现代化的工业生产中，计算机控制系统扮演着至关重要的角色。
它们被广泛应用于各种行业，如制造业、交通运输、能源等，用于监控、控制和优化工业过程和设备。
在这篇文章中，我们将探讨计算机控制系统的各个方面，包括其组成、特点和设计。
组成计算机控制系统由多个组件构成，每个组件都有特定的功能。
下面是计算机控制系统的主要组成部分：传感器传感器是计算机控制系统中至关重要的组件之一。
它们用于收集来自工业过程和设备的实时数据。
传感器可以感知物理量，如温度、压力、湿度等，并将其转换为计算机可以理解的数字信号。
这些传感器可以放置在生产线上的多个位置，并提供准确的测量数据，以帮助确定工业过程的状态和性能。
执行器执行器是计算机控制系统中另一个关键组件。
它们用于执行控制系统的指令。
常见的执行器包括电动机、阀门、传动装置等。
当计算机控制系统根据传感器输入做出决策时，执行器将执行相应的动作，从而实现对工业过程的控制。
控制器是计算机控制系统的核心，负责处理传感器输入并生成适当的输出信号以控制执行器。
控制器通常由计算机芯片和相关的软件组成。
它们根据预定的算法和逻辑进行运算，以实现对工业过程的监控和控制。
控制器可以是单独的硬件设备，也可以以集成电路的形式嵌入到其他设备中。
人机界面人机界面是计算机控制系统中与用户交互的组件。
它们提供了一种直观的方式，使操作人员能够监控和控制工业过程。
人机界面通常是一个显示屏，上面显示了实时数据、报警信息和操作面板。
通过人机界面，操作人员可以执行各种操作，如调整参数、启动/停止设备和生成报告。
通信网络通信网络是计算机控制系统中用于传输数据和信号的关键部分。
它们可以是有线的或无线的，用于将传感器、执行器、控制器和人机界面连接起来。
通过通信网络，不同的组件可以实时地交换信息，从而实现对工业过程的协调和控制。
特点计算机控制系统具有以下几个显著特点：计算机控制系统需要在实时环境下工作，以保证对工业过程的即时监控和控制。
计算机控制系统概述
计算机控制系统概述计算机控制系统是一种利用计算机技术对工业生产过程进行监控、控制和优化的系统。
它通过采集生产过程中的各种数据，进行分析和处理，然后根据预设的控制算法，对生产设备进行自动控制，以实现生产过程的自动化、智能化和高效化。
计算机控制系统通常由硬件和软件两部分组成。
硬件部分主要包括传感器、执行器、计算机等设备，用于采集生产过程中的各种数据，并将控制信号传输给生产设备。
软件部分则包括操作系统、控制算法、人机界面等，用于对生产过程进行监控、控制和优化。
1. 自动化程度高：计算机控制系统可以实现对生产过程的自动控制，减少人工干预，提高生产效率。
2. 精确度高：计算机控制系统可以精确地控制生产过程中的各种参数，如温度、压力、流量等，从而提高产品质量。
3. 可靠性高：计算机控制系统采用冗余设计，即使出现故障，也能保证生产过程的正常运行。
4. 灵活性高：计算机控制系统可以根据生产需求，灵活地调整控制策略，提高生产效率。
5. 易于维护：计算机控制系统具有故障诊断和自修复功能，便于维护和管理。
6. 可扩展性强：计算机控制系统可以根据生产规模和需求，进行灵活的扩展和升级。
电力、交通等。
它不仅可以提高生产效率，降低生产成本，还可以提高产品质量，减少环境污染，为企业的可持续发展做出贡献。
计算机控制系统概述计算机控制系统是一种利用计算机技术对工业生产过程进行监控、控制和优化的系统。
它通过采集生产过程中的各种数据，进行分析和处理，然后根据预设的控制算法，对生产设备进行自动控制，以实现生产过程的自动化、智能化和高效化。
计算机控制系统通常由硬件和软件两部分组成。
硬件部分主要包括传感器、执行器、计算机等设备，用于采集生产过程中的各种数据，并将控制信号传输给生产设备。
软件部分则包括操作系统、控制算法、人机界面等，用于对生产过程进行监控、控制和优化。
1. 自动化程度高：计算机控制系统可以实现对生产过程的自动控制，减少人工干预，提高生产效率。
简述计算机控制系统的特点
简述计算机控制系统的特点1. 计算机控制系统那可太牛啦！你想想看，工厂里的那些大型设备，它能精准地控制着每一个动作，就好像有一双无形的大手在稳稳地操控着一切。
比如说自动生产线，计算机控制系统让整个生产过程有条不紊地进行着，这效率多高啊！2. 它的反应速度简直绝了呀！当出现问题时，它能迅速响应，比你眨眼还快呢！就像你在玩游戏时，它能立马察觉并做出应对，保障整个系统的顺畅运行。
比如一些智能交通系统，能快速处理各种情况，是不是超厉害？3. 计算机控制系统的准确性那是没得说！简直像个一丝不苟的数学家，分毫都不会差。
比如在医疗设备中，它可以精确地控制药物的投放剂量，这可关系到病人的生命安全呀，能不厉害吗？4. 哇塞，它还很智能呢！可以像个聪明的小精灵一样不断学习和进化。
比如智能家居系统，能越来越了解你的生活习惯，给你提供更加贴心的服务，这难道不神奇吗？5. 计算机控制系统的适应性超强的哟！不管在啥环境下，它都能顽强地工作着。
就如同一个坚强的战士，不惧任何艰难险阻。
像一些恶劣环境下的监控系统，不照样稳定运行嘛！6. 它的可扩展性也很棒呀！能像搭积木一样不断增加新的功能和模块。
比如说我们的电脑系统，可以根据需要添加各种软件和硬件，多方便呀！7. 嘿，计算机控制系统还超级稳定呢！就如同磐石一般，稳稳地保障着一切。
在一些关键领域，比如航空航天，它的稳定可是至关重要的呀，这多让人安心！8. 它还能进行远程控制呢！就好像你有了千里眼和顺风耳，可以在很远的地方掌控一切。
比如远程控制家里的电器，这也太酷了吧！9. 总之呀，计算机控制系统真的是厉害得不得了！在我们的生活中无处不在，给我们带来了巨大的便利和进步。
它就是现代科技的神奇产物，我们真应该好好利用它呀！。
计算机控制系统的特点
第一章绪论计算机控制系统的特点、组成、分类和开展趋势。
(1)计算机控制的一般概念及其开展(2)计算机控制系统的特点、组成和分类(3)计算机控系统的开展趋势课程重点：计算机控制系统的特点、组成和分类课程难点：计算机控制系统的信号变换特点解决方法：从计算机控制系统的根本构造入手，分析计算机控制系统是一个模拟-离散混和系统，引出计算机控制系统的信号转换过程，掌握计算机控制系统的特点。
第二章数字控制理论根底计算机控系统的数学根底、离散系统数字控制理论和性能指标分析。
(1)信号变换理论(2)离散系统数字描绘(3)脉冲传递函数(4)线性离散系统稳定性、稳态性能和暂态性能分析课程重点：线性离散系统的稳定性、稳态性能和暂态性能分析课程难点：线性离散系统的零极点对系统性能的影响解决方法：纯熟掌握线性离散系统的分析方法，借助MATLAB仿真工具，充分利用图解分析方法，直观方便。
第三章开环数字程序控制直线和圆弧逐点比较法插补原理，计算机控制步进电机的实现方法。
(1)运动轨迹插补的根本原理(2)直线逐点比较法插补原理(3)圆弧逐点比较法插补原理(4)步进电机控制原理(5)计算机与步进电机接口实现方法课程重点：逐点比较法插补原理〔直线与圆弧〕、步进电机控制课程难点：四个象限圆弧逐点比较法插补运算解决方法：以第一象限为主，掌握圆弧插补运算。
在此根底上考虑四个象限的符号变化以及顺弧和逆弧进给的走步区别。
第四章计算机控制系统的常规控制技术数字PID控制原理、控制器的设计、控制参数的整定及其PID控制新技术。
(1)数字PID控制标准型算法(2)数字PID控制改进型算法(3)控制参数的工程整定方法(4)PID控制算法的开展最少拍控制原理、控制器的设计及其系统的改进。
(1) 最少拍控制的根本原理的构造设计(2) 闭环脉冲传递函数)(z(3) 最少拍有纹波控制器的设计(4) 最少拍无纹波控制器的设计(5) 最少拍系统的改进措施Smith控制器工作原理和设计，Dalin控制器的设计及振铃的消除。
第41讲-计算机控制系统的组成和特点
计算机控制系统的组成和特点
计算机控制系统简单来说 就是利用计算机来实现工业过 程自动控制的系统。
计算机 控制系统
的 基本概念
在工业控制系 统中
计算机
设定值
控
制
D/A
器
执被 行控 机对 构象
被 控 变 量
A/D
计算机 控制系统
的 工作原理
01 02 03
计算机 控制系统
的 组成
计算机控系统
硬件部分 软件部分
控制计算机
主机、外设、系统总线 生产过程输入输出通道 人—机联系设备、通信设备
现场仪表（测量传感器、执行机构等）
系统软件
操作系统 汇编或高级语言、过程控制语言 通信网络软件、诊断程序等
应用软件
过程输入/输出程序、过程控制程序 人机接口程序、打印显示程序 各种公共子程序 历史数据库、实时数据库
它与传统的模拟控制系统 有的一些区别。
计算机控制系 统软件
系统软件
诊断系统 开发系统 信息处理
过程监视程序
应用软件 过 程 控 制 计 算 程 序
公共服务程序
计算机 控制系统
的 特点
01
03
05
02
04
计算机控制系统是就 是以计算机为核心部件的 自动控制系统。
由硬件和软件两个部 分组成。
它的工作原理可归纳为实 时数据采集、实时控制决策和 实时控制输出三个步骤。
显示终端
接口
软件
接口
A/D
采样 保持
多路 开关
信号 调理
变送 器
传感 器
打印机
工业
接口
D/A
多路 开关
I/V变 送
- 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)。
第一章绪论
计算机控制系统的特点、组成、分类和发展趋势。
(1)计算机控制的一般概念及其发展
(2)计算机控制系统的特点、组成和分类
(3)计算机控系统的发展趋势
课程重点：计算机控制系统的特点、组成和分类
课程难点：计算机控制系统的信号变换特点
解决办法：从计算机控制系统的基本结构入手，分析计算机控制系统是一个模拟-离散混和系统，引出计算机控制系统的信号转换过程，掌握计算机控制系统的特点。
第二章数字控制理论基础
计算机控系统的数学基础、离散系统数字控制理论和性能指标分析。
(1)信号变换理论
(2)离散系统数字描述
(3)脉冲传递函数
(4)线性离散系统稳定性、稳态性能和暂态性能分析
课程重点：线性离散系统的稳定性、稳态性能和暂态性能分析
课程难点：线性离散系统的零极点对系统性能的影响
解决办法：熟练掌握线性离散系统的分析方法，借助MATLAB仿真工具，充分利用图解分析方法，直观方便。
第三章开环数字程序控制
直线和圆弧逐点比较法插补原理，计算机控制步进电机的实现方法。
(1)运动轨迹插补的基本原理
(2)直线逐点比较法插补原理
(3)圆弧逐点比较法插补原理
(4)步进电机控制原理
(5)计算机与步进电机接口实现方法
课程重点：逐点比较法插补原理（直线与圆弧）、步进电机控制
课程难点：四个象限圆弧逐点比较法插补运算
解决办法：以第一象限为主，掌握圆弧插补运算。
在此基础上考虑四个象限的符号变化以及顺弧和逆弧进给的走步区别。
第四章计算机控制系统的常规控制技术
数字PID控制原理、控制器的设计、控制参数的整定及其PID控制新技术。
(1)数字PID控制标准型算法
(2)数字PID控制改进型算法
(3)控制参数的工程整定方法
(4)PID控制算法的发展
最少拍控制原理、控制器的设计及其系统的改进。
(1) 最少拍控制的基本原理
的结构设计
(2) 闭环脉冲传递函数)(z
(3) 最少拍有纹波控制器的设计
(4) 最少拍无纹波控制器的设计
(5) 最少拍系统的改进措施
Smith控制器工作原理和设计，Dalin控制器的设计及振铃的消除。
(1) Smith控制器设计
(2) Dalin控制器的设计
课程重点：数字PID控制及改进型算法，最少拍控制系统设计，纯滞后控制系统设计
课程难点：大量的离散信号处理，采样开关对系统分析的影响；最少拍无纹波系统的分析与设计方法；
解决办法：通过例题，学会最少拍系统设计步骤，通过MATLAB仿真，学会系统分析设计方法。
利用过程控制实验台学会控制系统应用设计。
第五章计算机控制系统的状态空间设计
状态空间模型的极点配置法、最优设计法。
(1) 状态空间模型的极点配置设计法
(2) 状态空间模型的最优化设计法
课程重点：基于状态空间模型的极点配置设计和最优化设计方法。
课程难点：采用状态空间模型的最优化设计。
解决办法：根据状态空间模型的最优化设计的特点；用分离性原理将控制器分为估计器和状态反馈两部分分别设计，合适选取二次性能指标函数的参数，是实现系统最优的关键。
通过MATLAB仿真实验学会设计方法。
第六章计算机控制系统的先进控制技术
内模控制和预测控制原理。
(1) 内模控制算法
(2) 模型预测控制算法
课程重点：内模控制的基本原理、工程设计方法和应用。
课程难点：IMC-PID控制器的设计
解决办法：引导学生从分析IMC滤波器的结构形式入手，掌握IMC滤波器参数对系统性能的影响是设计IMC控制器的关键，再通过IMC控制的等效变换等到反馈控制器的结构。
同样需要MATLAB仿真实验进一步掌握设计方法。
第七章过程通道
计算机控制系统的数字量、模拟量的输入/输出过程通道结构和工作原理。
(1)过程通道的类型和功能
(2)数字量输入输出通道的结构、工作原理和设计方法
(3)模拟量输入输出通道的结构、工作原理和设计方法
课程重点：模拟量输入输出通道技术；
课程难点：过程通道设计中主要硬件接口电路的功能和应用；
解决办法：通过实验了解和熟悉过程通道硬件接口芯片和总线连接方法，学会系统接口设计。
第八章计算机网络控制技术
计算机控制系统的数据通信特点，DCS控制系统、FCS控制系统。
(1)计算机控制系统的数据通信技术
(2)DCS控制系统
(3)FCS控制系统
课程重点：分散控制系统（DCS）和现场总线控制系统（FCS）；
课程难点：DCS的体系结构；
解决办法：通过典型工业控制系统应用实例介绍和完成集散控制系统实验，熟悉和掌握系统结构和应用设计。
第九章计算机控制系统软件设计
控制系统的软件结构、主要数据处理技术和设计方法。
(1)控制软件的体系结构
(2)计算机控制系统中数据处理技术
(3)应用软件设计技术
课程重点：控制应用软件的体系结构和工程设计方法；
课程难点：控制系统应用软件设计方法；
解决办法：本课程只是给出了应用软件的基本设计框架，对这部分的深入了解要学习一些软件工程设计思想，进行软件编程练习。
第十章控制系统计算机辅助设计与仿真
课程重点：学习应用MATLAB对控制系统进行仿真研究。
课程难点：采用M文件和采用S函数与Simulink结合实现的系统仿真方法；
解决办法：在熟悉系统的基础上，大量进行仿真软件设计训练。
第十一章计算机控制系统的设计与工程实现
计算机控制系统的综合设计方法和实用技术。
(1)计算机控制系统的基本设计方法
(2)工程实现中的软、硬件抗干扰技术
(3)计算机控制系统的设计实例
课程重点：在前10章学习的基础上，学习设计控制系统。
课程难点：建立系统整体的概念
解决办法：寻找典型控制系统案例，针对一个完整系统进行分析。
为学生提供更多的工业控制网站，要求学生多看一些设计实例和进行设计实练（如通过课程设计、毕业设计）。