郭 歌 裴 昊

平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及具體應(yīng)用

郭 歌 裴 昊

平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在各項(xiàng)工程項(xiàng)目中被廣泛利用，也是工程中不可缺少的部分，它直接影響到工程項(xiàng)目中的儀表、機(jī)器能否正常、安全、穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。鑒于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在生活中的深入，所以計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的安全性、可靠性就尤為重要，這樣才能更好的應(yīng)用。

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的產(chǎn)生及發(fā)展

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是由數(shù)字計(jì)算機(jī)對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行控制的技術(shù)，它是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的。在計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)中，自動(dòng)控制中的常規(guī)控制設(shè)備由數(shù)字計(jì)算機(jī)來代替，用來調(diào)節(jié)和控制動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，進(jìn)而使計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)根本性變革。數(shù)字計(jì)算機(jī)具有強(qiáng)大的功能，主要具備了采集、傳送、存貯、處理大量數(shù)據(jù)的能力，使自動(dòng)控制開始變革發(fā)展，在此基礎(chǔ)上以計(jì)算機(jī)為主要控制設(shè)備的一個(gè)新階段順勢(shì)開啟。

在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、實(shí)時(shí)控制這三個(gè)主要部分貫穿于整個(gè)控制過程中。控制系統(tǒng)可做到對(duì)被控參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測(cè)，處理好其輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的部分，同時(shí)還要按照已經(jīng)設(shè)計(jì)好的控制規(guī)律準(zhǔn)確計(jì)算出計(jì)算控制量，之后再發(fā)出控制信號(hào)。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)要求在一定時(shí)間內(nèi)完成信號(hào)的輸入、計(jì)算和輸出，確?？刂频臅r(shí)效性。此外，整個(gè)信息處理過程不可重復(fù)，要按照指標(biāo)去完成工作。還要監(jiān)測(cè)好被控參數(shù)和設(shè)備本身存在的異常，找到問題后及時(shí)處理，從根本上保證系統(tǒng)能順利完成工作，符合工作實(shí)踐的需求。

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的概述

1.計(jì)算機(jī)控制的基本概念

（1）開環(huán)控制系統(tǒng)：系統(tǒng)的輸出量如果對(duì)系統(tǒng)的控制作用毫無影響，就可以將其稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)的一大優(yōu)勢(shì)就是對(duì)系統(tǒng)的輸出量無需測(cè)量，也不必將輸出量反饋到輸入端進(jìn)行多方比較。

（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)：只要是系統(tǒng)輸出的信號(hào)都會(huì)給控制作用的系統(tǒng)帶來直接的影響，這種系統(tǒng)就被稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)，也可以將閉環(huán)控制系統(tǒng)看做是反饋系統(tǒng)，同時(shí)它還具有穩(wěn)定性。

2.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

（1）在結(jié)構(gòu)上除了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中測(cè)量裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等一些比較常用的模擬部件外，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中數(shù)字計(jì)算機(jī)就是系統(tǒng)中具有控制執(zhí)行功能的關(guān)鍵部件，也是核心。所以，可以說模擬和數(shù)字部件的混合系統(tǒng)就是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。

（2）連續(xù)模擬信號(hào)是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中不可缺少的，但是除此之外還含有數(shù)字信號(hào)，事實(shí)上計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與連續(xù)控制系統(tǒng)兩者間有明顯不同之處，要用專門的理論去設(shè)計(jì)、分析。

（3）計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力極強(qiáng)，所以計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中往往可以將分時(shí)控制的方式應(yīng)用到控制器（控制計(jì)算機(jī)）上，這樣有利于同時(shí)控制多個(gè)回路。

（4）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的指令系統(tǒng)豐富，并且邏輯判斷功能強(qiáng)大，主要采用離散控制方式。而在具體操作中，則可以通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)達(dá)到管理控制一體化。

3.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制過程

分為兩個(gè)部分：一是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集；二是實(shí)時(shí)控制決策。對(duì)測(cè)量變送裝置的被控量的瞬時(shí)值進(jìn)行檢測(cè)和輸入，之后還要分析和處理采集到的被控量數(shù)據(jù)，以控制規(guī)律為依據(jù)進(jìn)行仔細(xì)的研究。

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的具體應(yīng)用及未來發(fā)展方向

1.在人們的日常生活中，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)已經(jīng)成為非常重要的一部分，被廣泛應(yīng)用到多個(gè)方面。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)無論是對(duì)于微型系統(tǒng)還是大型系統(tǒng)來說，都是它們必不可少的，由此可以看出計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的重要性。近年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)在快速發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)也在日益普及，隨之也出現(xiàn)了多種微型控制器，這些控制器價(jià)格低，且性能優(yōu)良，適用的范圍很廣，有利于降低計(jì)算機(jī)控制器的成本，促使計(jì)算機(jī)控制技術(shù)更好的運(yùn)用和發(fā)展。除此之外，借助于各種軟件編程，實(shí)現(xiàn)靈活、復(fù)雜的控制算法，從而可將計(jì)算機(jī)控制技術(shù)運(yùn)用到交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)等多個(gè)領(lǐng)域，也能獲得更好的效果?？傊谟?jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步和控制理論的發(fā)展形勢(shì)下，會(huì)出現(xiàn)更多先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，也會(huì)有更可靠的控制效果，適用更為廣闊的范圍，也進(jìn)一步推動(dòng)了國民經(jīng)濟(jì)的大發(fā)展。

2.未來計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

（1）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)

CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）就是所謂的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS，它的應(yīng)用是以三大技術(shù)為基礎(chǔ)，一是自動(dòng)化技術(shù)，二是制造技術(shù)，三是信息技術(shù)。借助于計(jì)算機(jī)及其軟件，對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)涉及的生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)控制、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)備等一系列所需系統(tǒng)進(jìn)行針對(duì)性的有機(jī)集成，由此可以消除自動(dòng)化孤島，實(shí)現(xiàn)智能制造系統(tǒng)，并具有多品種、高效益、高柔性。

（2）集散控制系統(tǒng)

在過程控制領(lǐng)域里，集散控制系統(tǒng)技術(shù)在日趨完善，也成為時(shí)下的主流系統(tǒng)，被使用的領(lǐng)域也更為廣泛。從目前的形勢(shì)變化來看，由于該系統(tǒng)以微處理器作為基礎(chǔ)，所以也可以將集散控制系統(tǒng)稱為分散型信息綜合控制系統(tǒng)。在集散控制系統(tǒng)發(fā)展的初始階段，實(shí)現(xiàn)分散控制是集散控制的主要目的，所以分散控制系統(tǒng)這一名稱在國外一直被沿用，即DCS（Distributed Control System）。到了80年代，全系統(tǒng)信息的綜合管理成為了分散控制系統(tǒng)處理的重點(diǎn)技術(shù)。因綜合管理和分散控制這兩大特征始終是其重點(diǎn)考慮的問題，所以也稱為分散型綜合控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱集散系統(tǒng)。

（3）智能控制系統(tǒng)

到目前為止，還沒有對(duì)智能控制下一個(gè)統(tǒng)一準(zhǔn)確的定義。因此，我們認(rèn)為智能控制就是指在智能機(jī)器的自主驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)控制的目標(biāo)。我們也可以認(rèn)為智能控制是智能機(jī)器的驅(qū)使下，無需人的操作就能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制目標(biāo)，自主機(jī)器人的控制就屬于這類的最好證明?；谏鲜龅膬煞N情況，就可以將智能控制系統(tǒng)的概念概況為：操作人員無需干預(yù)，只要能驅(qū)動(dòng)自主智能機(jī)器就將其目標(biāo)的自動(dòng)控制系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。該類系統(tǒng)首先要具備的就是智能調(diào)節(jié)和執(zhí)行能力。控制論、人工智能、系統(tǒng)學(xué)和運(yùn)籌學(xué)等多個(gè)學(xué)科被智能控制用做理論基礎(chǔ)。

（4）低成本自動(dòng)化系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)的各種功能在逐漸的完善，呈現(xiàn)出大容量、高速度發(fā)展的特點(diǎn)，同時(shí)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)也在改善。國際上開始轉(zhuǎn)向低成本自動(dòng)化LCA，并且LCA已經(jīng)被國際自動(dòng)控制聯(lián)合委員會(huì)定為系列學(xué)術(shù)會(huì)議之一，具有重要意義。

結(jié)束語

綜上所述，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)得到了較快發(fā)展，并且在多個(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮出了重要作用。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)以計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)精密化生產(chǎn)和自動(dòng)化控制。隨著科技隊(duì)伍的壯大，計(jì)算機(jī)人才應(yīng)不斷提高自身的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用能力，以適應(yīng)當(dāng)前企業(yè)發(fā)展的需要。為此，作為計(jì)算機(jī)人才，就要繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)方面的研究，不斷提高計(jì)算機(jī)控制技術(shù)水平，以此來滿足當(dāng)前高端技術(shù)發(fā)展的需要，也使計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性技術(shù)在未來有更大的進(jìn)步空間。