計算機應用數據處理系統自動控制應用分析

李　峰

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

關鍵詞：計算機控制；自動控制；特點；分類；構成

１ 計算機控制系統特點

自動控制對農業生產和科學技術的發展越來越多的起到重要作用,以期實現工業生產過程的自動控制并達到產量高、穩定、安全生產,改善工作環境,提高經濟效益。自動控制技術加上計算機技術如虎添翼,因為這些信息儲存在計算機中有很強的邏輯函數能力，強大的邏輯判斷功能以及計算機飛速運算的本領，計算機控制能夠解決常規控制解決不了的難題，能夠達到常規達不到的優異的性能指標。具體來講有以下４個優點：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;達到最優控制。最優控制問題可以歸結為:應用最優控制方法和最優設置或最優條件,設計最優控制計算機在線控制調節器,確保穩定的狀態中,當操作條件建立非固定或隨時間變化,可以根據輸入系統輸出的累積的數據或信息的自動調節。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、醫藥、食品等行業有廣泛的應用,取得了顯著的效果。

２ 計算機控制系統分類

2.1 數據處理系統：盡管數據處理不屬于這個范疇,然而,不能離開數據采集與處理、數據處理系統的生產工藝參數的積累和實時分析,可以實現在生產過程中各種趨勢分析。計算機通過輸入通道參數控制對象的測量電路測試,根據參數按一定的規則,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。例如, 在工程質量檢測工作中以前所用的儀器都是通過人工來讀數的,而這樣做,有一些缺點:一是效率不高,二是容易人為錯誤,三是原始數據還需要人工進行計算和處理。現在,情況發生重大變化,計算機已經達到和各種檢測儀器的智能連接,可以使每個測試結果的數據的處理形式以數字的形式從屏幕上顯示出來。也可以存儲在計算機內部的數據庫中或是直接打印輸出。

應用計算機技術進行數據采集還有一個更大的優勢即可以用電腦測試數據。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、計算給檢測結果帶來的誤差。對于不同的數據采集方法也各不相同。在建筑材料檢驗工作常規使用通用試驗機、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據通過電腦芯片技術,它可以自動或半自動地獲取的數據或數據處理。在這種類型的數據采集系統,計算機也非常多所收集的數據。雖然在一些工程質量檢驗,測試數據采集需要高性能計算機和軟件。在動態加載試驗工程樁、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移到計算機信息和數據,在一般情況下,數據采集中的每一秒將達到數千數據、高精度傳感器和信號接收設備,甚至可以得到每秒鐘數以百萬計的復雜的數據。最后模擬出工程樁的應力波變化圖和樁身阻抗變化圖，在有經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監督控制：監督控制中計算機根據生產過程工藝參數和數學模型給出工藝參數的最佳值，作為模擬調節器或數字調節器的比例中項定值，監督控制系統分級控制現代計算機，通信技術和ＣＲＴ顯示技術的巨大進展，使得計算機控制系統不單純包含控制功能，而且包含了生產管理和指揮調度的功能。現在歐美日等國家都已大批量生產各種型號的集散型綜合控制系統，盡管各種型號五花八門，然而它們的結構都是大同小異的，它們才是由以微處理為核心的基本調節器、高速數據通道、ＣＲＴ 操作站和監督計算機等組成，集散型控制系統計算機控制網絡有１臺中央計算機（ＣＣ）和若干臺衛星計算機可以共享資源，網絡中設備能力以及其它資源可以得到充分利用。

在監督控制計算機根據生產工藝參數的數學模型,模擬的最優參數,如比例中項或數字調節器調節器、監督和控制系統的控制,現代計算機顯示器技術和通信技術,取得了巨大進步的計算機控制系統不僅含有控制功能,但也包含了生產管理和調度功能。現在,美國等國家,擁有大型的生產各種類型的分布式控制系統、盡管各種型號五花八門,但不同類型的結構都是大同小異的, 它們才是由以微處理為核心的基本調節器、高速數據通道、ＣＲＴ 操作站和監督計算機等組成，集散型控制系統計算機控制網絡有１臺中央計算機（ＣＣ）和若干臺衛星計算機可以共享資源，網絡中設備能力以及其它資源可以得到充分利用。

３ 計算機控制系統構成

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

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

3.３ 測量環節:測量環節通常由傳感器和測量線路構成，它把被控參數轉換成某種形式的信號，應達到：①在測量精度、測量范圍上符合要求；②傳感器性能穩定、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、電源電壓盡是規范化。

3.4 數字調節器及輸入、輸出通道:在數字計算機數字調節器為核心,數字控制律的調節閥編制計算機程序。輸入通道的包含了多個開關、樣品、模具變壓器輸出通道--包括轉換器和維護。再次,例如,商品住宅供暖系統管理,以節省能源,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。為了掌握的供暖系統的有效性,應及時定期監測加熱溫度變化、維修和調試紡織后整理采暖系統,避免產生的問題爭議。支付根據用戶的首先應該建立用戶數據庫結構,為每個用戶訪問的地址,并建立相應的管理、查詢系統。在此基礎上,書面程序,程序控制系統,基于數據庫存記錄的地址表指令和數據采集指令的地址或控制指令,并且獲得數據終端的溫度、溫度信息數據庫,并可存放信息實現實時數據采集、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,溫暖的循環加熱質量保證。

４ 對象特性對控制性能的影響

4.1 對象放大系數對控制性能的影響：對象可以等效看作由擾動通道Ｇｎ（ｓ）構成，控制通道的放大系數中Ｋｍ，擾動通道的放大系數Ｋｎ，經過推導可以得到如下結論：動通道的放大系數Ｋｎ影響誤差ＣｓｓＫｎ越小Ｅｓｓ也越小，控制精度高，所以希望Ｋｎ盡可能小; 控制通道的放大系數Ｋｍ對系統的性能沒有影響，因為Ｋｍ完全可以由調節器的比例系數勒來補償。

4.２對象的慣性時間常數對控制性能的影響：設擾動通道的慣性時間常數Ｔｈ，控制通道的慣性時間常數ＴＭ，經過推導，可以得知：當Ｔｎ加大或慣性環節的階次增加時，可以減少超調量；ｂ.Ｔｍ 越小，反應越靈敏，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：設擾動通道的純滯后時間，控制通道的純滯后時間表，經過分析，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的超調量加大，調節時間加長，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。