计算机控制理论基础及应用

计算机控制理论精选 计算机控制理论是指使用计算机来控制和监测生产过程的技术和方法。它是自动控制理论的发展和延伸，旨在提高生产效率、降低生产成本和改善产品质量。 1. 计算机控制系统的基本概念 计算机控制系统是指使用计算机来控制和监测生产过程的系统。它由计算机、检测元件、变送装置、控制器和执行机构等部分组成。计算机控制系统的基本功能是信号的传递、加工和比较。 1.1 自动控制系统的一般形式 自动控制系统的基本结构可以看出，自动控制系统的基本功能是信号的传递、加工和比较。这些功能是由检测元件、变送装置、控制器和执行机构来完成的。其中，控制器是控制系统中最重要的部分，它决定了控制系统的性能和应用范围。 1.2 计算机控制系统的一般概念 计算机控制系统是指使用计算机来控制和监测生产过程的系统。它由计算机、检测元件、变送装置、控制器和执行机构等部分组成。计算机控制系统的基本功能是信号的传递、加工和比较。 1.2.1 计算机控制系统的一般概念 计算机控制系统的控制过程包括实时数据采集、实时决策控制和实时控制输出三个阶段。在这些阶段中，计算机控制系统需要具有实时性、多任务处理能力和高速数据处理能力。 1.2.2 计算机控制系统的组成 计算机控制系统由计算机（通常称为工业控制机）和生产过程两大部分组成。工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两部分。生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置。 2. 计算机控制系统的硬件组成 计算机控制系统的硬件组成包括计算机、检测元件、变送装置、控制器和执行机构等部分。 2.1 计算机 计算机是控制系统的核心。它按照预先存放在存储器中的程序、指令，不断通过过程输入通道获取反映被控对象运行工况的信息，并按程序中规定的控制算法，或操作人员通过键盘输入的操作命令自动地进行运算和判断，及时地产生并通过过程输出通道向被控对象发出相应控制命令，以实现对被控对象的控制。 2.2 检测元件 检测元件是指检测被控对象的参数和状态的设备。它可以是温度传感器、压力传感器、流量传感器等。 2.3 变送装置 变送装置是指将检测元件检测到的信号转换为计算机可以识别的信号的设备。它可以是A/D转换器、D/A转换器等。 2.4 控制器 控制器是指按照预先存放在存储器中的程序、指令，自动地进行运算和判断，并产生控制命令的设备。它可以是计算机、PLC、DCS等。 2.5 执行机构 执行机构是指按照控制命令执行控制动作的设备。它可以是电磁阀、电动机、气动阀等。 3. 计算机控制系统的软件组成 计算机控制系统的软件组成包括操作系统、应用软件和编程语言等部分。 3.1 操作系统 操作系统是指管理和控制计算机硬件资源的软件。它可以是Windows、Linux、RTOS等。 3.2 应用软件 应用软件是指实现特定应用功能的软件。它可以是SCADA系统、DCS系统、MES系统等。 3.3 编程语言 编程语言是指用来编写应用软件的语言。它可以是C语言、C++语言、Java语言等。 4. 计算机控制系统的特点 计算机控制系统具有实时性、多任务处理能力、高速数据处理能力和灵活性等特点。 4.1 实时性 实时性是指计算机控制系统能够在限定时间内对外来事件做出反应的特性。在确定限定时间时，主要考虑两个因素：根据工业生产过程出现的事件能够保持多长时间该事件要求计算机在多长的时间内必须做出反应否则，将对生产过程造成影响甚至造成损害。 4.2 多任务处理能力 多任务处理能力是指计算机控制系统能够同时执行多个任务的能力。它可以提高计算机控制系统的效率和生产率。 4.3 高速数据处理能力 高速数据处理能力是指计算机控制系统能够高速处理数据的能力。它可以提高计算机控制系统的效率和生产率。 4.4 灵活性 灵活性是指计算机控制系统能够灵活地适应不同的生产过程和控制要求的能力。它可以提高计算机控制系统的适应性和通用性。 计算机控制理论是自动控制理论的发展和延伸，它使用计算机来控制和监测生产过程，以提高生产效率、降低生产成本和改善产品质量。计算机控制系统由计算机、检测元件、变送装置、控制器和执行机构等部分组成，具有实时性、多任务处理能力、高速数据处理能力和灵活性等特点。