李　峰

摘要：本文介紹了計算機控制系統(tǒng)的特點、分類、構(gòu)成等,以及使用計算機自動控制的研究。

關(guān)鍵詞：計算機控制；自動控制；特點；分類；構(gòu)成

１ 計算機控制系統(tǒng)特點

自動控制對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學技術(shù)的發(fā)展越來越多的起到重要作用,以期實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程的自動控制并達到產(chǎn)量高、穩(wěn)定、安全生產(chǎn),改善工作環(huán)境,提高經(jīng)濟效益。自動控制技術(shù)加上計算機技術(shù)如虎添翼,因為這些信息儲存在計算機中有很強的邏輯函數(shù)能力，強大的邏輯判斷功能以及計算機飛速運算的本領(lǐng)，計算機控制能夠解決常規(guī)控制解決不了的難題，能夠達到常規(guī)達不到的優(yōu)異的性能指標。具體來講有以下４個優(yōu)點：控制靈活多變 ; 控制和管理的自動化程度進一步提高;計算機控制投資少,收效速度快;達到最優(yōu)控制。最優(yōu)控制問題可以歸結(jié)為:應(yīng)用最優(yōu)控制方法和最優(yōu)設(shè)置或最優(yōu)條件,設(shè)計最優(yōu)控制計算機在線控制調(diào)節(jié)器,確保穩(wěn)定的狀態(tài)中,當操作條件建立非固定或隨時間變化,可以根據(jù)輸入系統(tǒng)輸出的累積的數(shù)據(jù)或信息的自動調(diào)節(jié)。電腦自動化控制在軋制、冶金、電力、自動空間、駕駛、印刷、造紙、紡織、化工、醫(yī)藥、食品等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用,取得了顯著的效果。

２ 計算機控制系統(tǒng)分類

2.1 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：盡管數(shù)據(jù)處理不屬于這個范疇,然而,不能離開數(shù)據(jù)采集與處理、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝參數(shù)的積累和實時分析,可以實現(xiàn)在生產(chǎn)過程中各種趨勢分析。計算機通過輸入通道參數(shù)控制對象的測量電路測試,根據(jù)參數(shù)按一定的規(guī)則,控制操作、運行效果、輸出通道的控制對象,使被告符合要求的性能參數(shù)。例如, 在工程質(zhì)量檢測工作中以前所用的儀器都是通過人工來讀數(shù)的,而這樣做,有一些缺點:一是效率不高,二是容易人為錯誤,三是原始數(shù)據(jù)還需要人工進行計算和處理?，F(xiàn)在,情況發(fā)生重大變化,計算機已經(jīng)達到和各種檢測儀器的智能連接,可以使每個測試結(jié)果的數(shù)據(jù)的處理形式以數(shù)字的形式從屏幕上顯示出來。也可以存儲在計算機內(nèi)部的數(shù)據(jù)庫中或是直接打印輸出。

應(yīng)用計算機技術(shù)進行數(shù)據(jù)采集還有一個更大的優(yōu)勢即可以用電腦測試數(shù)據(jù)。所以,將大大降低勞動量,提高工作人員的工作效率, 而且避免了人工讀數(shù)、計算給檢測結(jié)果帶來的誤差。對于不同的數(shù)據(jù)采集方法也各不相同。在建筑材料檢驗工作常規(guī)使用通用試驗機、壓力測試和彎曲試驗機等等,只需要機械和一些機械式傳感器和位移傳感器、相對簡單的處理的數(shù)據(jù)通過電腦芯片技術(shù),它可以自動或半自動地獲取的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)處理。在這種類型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),計算機也非常多所收集的數(shù)據(jù)。雖然在一些工程質(zhì)量檢驗,測試數(shù)據(jù)采集需要高性能計算機和軟件。在動態(tài)加載試驗工程樁、高速度、加速度傳感器,傳感器的機械式傳感器檢測過程中具有較高的利率有用的轉(zhuǎn)移到計算機信息和數(shù)據(jù),在一般情況下,數(shù)據(jù)采集中的每一秒將達到數(shù)千數(shù)據(jù)、高精度傳感器和信號接收設(shè)備,甚至可以得到每秒鐘數(shù)以百萬計的復雜的數(shù)據(jù)。最后模擬出工程樁的應(yīng)力波變化圖和樁身阻抗變化圖，在有經(jīng)驗的檢測人員的操作下，計算機還可模擬分析出整個樁身的形狀并將其打印出來。

2.2監(jiān)督控制：監(jiān)督控制中計算機根據(jù)生產(chǎn)過程工藝參數(shù)和數(shù)學模型給出工藝參數(shù)的最佳值，作為模擬調(diào)節(jié)器或數(shù)字調(diào)節(jié)器的比例中項定值，監(jiān)督控制系統(tǒng)分級控制現(xiàn)代計算機，通信技術(shù)和ＣＲＴ顯示技術(shù)的巨大進展，使得計算機控制系統(tǒng)不單純包含控制功能，而且包含了生產(chǎn)管理和指揮調(diào)度的功能。現(xiàn)在歐美日等國家都已大批量生產(chǎn)各種型號的集散型綜合控制系統(tǒng)，盡管各種型號五花八門，然而它們的結(jié)構(gòu)都是大同小異的，它們才是由以微處理為核心的基本調(diào)節(jié)器、高速數(shù)據(jù)通道、ＣＲＴ 操作站和監(jiān)督計算機等組成，集散型控制系統(tǒng)計算機控制網(wǎng)絡(luò)有１臺中央計算機（ＣＣ）和若干臺衛(wèi)星計算機可以共享資源，網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備能力以及其它資源可以得到充分利用。

在監(jiān)督控制計算機根據(jù)生產(chǎn)工藝參數(shù)的數(shù)學模型,模擬的最優(yōu)參數(shù),如比例中項或數(shù)字調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器、監(jiān)督和控制系統(tǒng)的控制,現(xiàn)代計算機顯示器技術(shù)和通信技術(shù),取得了巨大進步的計算機控制系統(tǒng)不僅含有控制功能,但也包含了生產(chǎn)管理和調(diào)度功能?，F(xiàn)在,美國等國家,擁有大型的生產(chǎn)各種類型的分布式控制系統(tǒng)、盡管各種型號五花八門,但不同類型的結(jié)構(gòu)都是大同小異的, 它們才是由以微處理為核心的基本調(diào)節(jié)器、高速數(shù)據(jù)通道、ＣＲＴ 操作站和監(jiān)督計算機等組成，集散型控制系統(tǒng)計算機控制網(wǎng)絡(luò)有１臺中央計算機（ＣＣ）和若干臺衛(wèi)星計算機可以共享資源，網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備能力以及其它資源可以得到充分利用。

３ 計算機控制系統(tǒng)構(gòu)成

3.１ 控制對象:控制對象是指所要控制 的裝置或設(shè)備，控制對象用傳遞函數(shù)來表征時，其特性可以用放大系數(shù)Ｋ、慣性時間常數(shù)Ｔｍ、積分時間常數(shù)Ｔ和純滯后時間來描述。

3.２ 執(zhí)行器:執(zhí)行器是一種重要的組成部分, 執(zhí)行器控制系統(tǒng)是根據(jù)變化的控制信號,角位移或線性輸出,并通過調(diào)節(jié)機制可調(diào)介質(zhì)的流量或能量, 使生產(chǎn)過程符合預定的要求, 執(zhí)行器按照采用的動力方式可以分為電動執(zhí)行器、氣動執(zhí)行器和液動執(zhí)行器三大類。

3.３ 測量環(huán)節(jié):測量環(huán)節(jié)通常由傳感器和測量線路構(gòu)成，它把被控參數(shù)轉(zhuǎn)換成某種形式的信號，應(yīng)達到：①在測量精度、測量范圍上符合要求；②傳感器性能穩(wěn)定、可靠、重復性好；③ 盡可能選擇線性度好、靈敏度高的傳感器。④電源種類盡量少、電源電壓盡是規(guī)范化。

3.4 數(shù)字調(diào)節(jié)器及輸入、輸出通道:在數(shù)字計算機數(shù)字調(diào)節(jié)器為核心,數(shù)字控制律的調(diào)節(jié)閥編制計算機程序。輸入通道的包含了多個開關(guān)、樣品、模具變壓器輸出通道--包括轉(zhuǎn)換器和維護。再次,例如,商品住宅供暖系統(tǒng)管理,以節(jié)省能源,一定能夠減少沒有空房間,房間,居民沒有加熱室(如倉庫)暖氣系統(tǒng)。為了掌握的供暖系統(tǒng)的有效性,應(yīng)及時定期監(jiān)測加熱溫度變化、維修和調(diào)試紡織后整理采暖系統(tǒng),避免產(chǎn)生的問題爭議。支付根據(jù)用戶的首先應(yīng)該建立用戶數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu),為每個用戶訪問的地址,并建立相應(yīng)的管理、查詢系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上,書面程序,程序控制系統(tǒng),基于數(shù)據(jù)庫存記錄的地址表指令和數(shù)據(jù)采集指令的地址或控制指令,并且獲得數(shù)據(jù)終端的溫度、溫度信息數(shù)據(jù)庫,并可存放信息實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集、報警、溫度控制器功能障礙是報警功能,為了供暖單位能被檢測到,溫暖的循環(huán)加熱質(zhì)量保證。

４ 對象特性對控制性能的影響

4.1 對象放大系數(shù)對控制性能的影響：對象可以等效看作由擾動通道Ｇｎ（ｓ）構(gòu)成，控制通道的放大系數(shù)中Ｋｍ，擾動通道的放大系數(shù)Ｋｎ，經(jīng)過推導可以得到如下結(jié)論：動通道的放大系數(shù)Ｋｎ影響誤差ＣｓｓＫｎ越?。牛螅笠苍叫。刂凭雀?，所以希望Ｋｎ盡可能小; 控制通道的放大系數(shù)Ｋｍ對系統(tǒng)的性能沒有影響，因為Ｋｍ完全可以由調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)勒來補償。

4.２對象的慣性時間常數(shù)對控制性能的影響：設(shè)擾動通道的慣性時間常數(shù)Ｔｈ，控制通道的慣性時間常數(shù)ＴＭ，經(jīng)過推導，可以得知：當Ｔｎ加大或慣性環(huán)節(jié)的階次增加時，可以減少超調(diào)量；ｂ.Ｔｍ 越小，反應(yīng)越靈敏，控制越及時， 控制性能越好。

4.３對象的純滯后時間對控制性能的影響：設(shè)擾動通道的純滯后時間，控制通道的純滯后時間表，經(jīng)過分析，可以知道：擾動通道純滯后時間對控制性能無影響，只是使輸出量沿時間軸平移了；控制通道純滯后時間表使系統(tǒng)的超調(diào)量加大，調(diào)節(jié)時間加長，純滯后時間越大，控制性能越差。

參考文獻

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作者簡介：李峰（1969-）男，河南沈丘人，主要從事電器自動控制研究。