计算机控制系统设计原则与可靠性分析

“计算机控制系统：第4章 计算机控制系统设计和应用1.ppt” 本文主要探讨了计算机控制系统的设计和应用，重点强调了系统设计的原则和步骤，以及在实际工程中的考虑因素。计算机控制系统的设计涉及理论和工程实践，涵盖了数学建模、控制规律的选择、计算方法、软硬件界面划分等多个方面。 在系统设计的原则中，首要的是安全可靠性，这是确保工业控制计算机系统正常运行的基础。系统的可靠性通常用平均无故障时间（MTBF）和平均维修时间（MTTR）衡量，高MTBF意味着系统稳定工作能力强，而低MTTR则表示系统故障后的恢复速度快。为提高系统的可靠性，设计时应选用耐用的工业级计算机，同时设计安全保护措施，如备用装置和不间断电源。 其次，操作维护的便利性也是关键。设计时需考虑用户的使用习惯，简化操作界面，避免过于复杂的控制开关。对于维护，设计应便于故障排查和修复，例如，采用分散控制系统或现场总线控制系统可以实现功能的分散，降低单点故障的影响。 实时性是计算机控制系统不可或缺的特性，尤其是在连续生产过程中，要求系统能够快速响应并执行控制指令。此外，通用性和经济效益也是评价设计好坏的重要标准。通用性好的系统适应性强，能广泛应用于不同场景，而经济效益高的设计则要考虑系统生命周期内的成本和收益。 设计步骤通常包括以下几个阶段：了解并分析被控对象的工艺要求和动态特性，建立数学模型；定义系统目标函数，确定最优控制策略；选择合适的计算方法和编程语言；明确软硬件界面，制定硬件要求；最后，实施并测试系统，确保满足所有设计要求。 计算机控制系统的设计还需要综合运用多种技术，如自动检测、计算机技术、通信技术、自动控制和微电子技术。这些技术的集成使得计算机控制系统能够高效、准确地监测和调整生产过程，从而提升生产效率和产品质量。 总结来说，计算机控制系统设计是一项涉及多学科的复杂任务，它要求设计师在满足安全、实时、方便、通用和经济效益等原则的同时，灵活运用各种技术和方法，以实现对工业过程的有效控制和优化。