計算機自動控制系統及應用探析

楊旺

摘 要：隨著經濟的快速發展，科學技術得到較大的進步，計算機技術得到廣泛的應用，在此基礎上，計算機技術自動控制系統也得以不斷完善，其服務質量也不斷的提升。該文從計算機自動控制系統入手，對計算機控制系統的控制過程進行了分析，并進一步對計算機系統的組成、特點、類型及應用要點進行了具體的闡述。

關鍵詞：計算機 自動控制系統 概念 應用

中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（b）-0045-01

1 計算機自動控制系統

計算機自動控制系統是將計算機技術和自動控制技術的發展基礎上，將兩者有效的結合在一起，并在多個領域內進行有效的運用，而且其發展越發的成熟，所取得的成果也更為顯著。由于在傳統控制理論中，其計算步驟和控制系統較為復雜，其理論知識在實際落實中具有較大的難度，對控制系統潛在的運行需求不能更好的滿足。近年來，控制理論的不斷發展，通過對自動控制系統的分析、設計和綜合等方面提供了充足的理論基礎，再加之計算機技術的快速發展，為現代控制系統的發展提供了一個良好的平臺，這對于現代自動控制技術的發展起到了極為重要的作用。

在典型連續控制系統中，通常其結構因素有給定值、控制器、執行器、被控對象、被控參靈敏、檢測裝置及反饋值等，其系統內的信號都以連續信號為主，而且對于反饋值和定值的比較也是通過比較器來進行的，對于計算中可能出現的偏差則由控制器為進行調節。這樣利用控制信號來對驅動執行機構進行控制，從而將被控參數數值有效的控制在預期范圍內。而當控制器和比較器利用計算機來代替時，即不會對其作用進行改變，而且功能也照常發揮，但這樣一來就形成了一個典型的計算機自動控制系統。在該系統中，信號是以數字信號的形式存在的，被控參數以模擬量為主，而執行器的輸入信號也是模擬信號，基于此中原因就需要一個轉換器A/D，可以進行數字信號和模擬信號之間的相互轉換。

2 計算機控制系統的控制過程

計算機控制系統的控制過程分為兩個部分，即：數據采集處理和實時控制，所謂數據采集處理是指通過被控對象的被控參數及時進行檢測，并將其輸入到計算機中進行處理的過程。而實時控制是通過已經設計好的控制規律來對控制量進行，并能夠及時對控制信號發送至控制器。所以對于計算機自動控制系統來講，其控制過程需要確保其實效性和實時性，在設計允許范圍內對信號輸入、計算和輸出時間進行控制，而且在計算機自動控制下對使其控制程序不斷的重復，使系統能夠達到預先設計的品質要求，通過在工作中對異常狀態進行實時監測，從而能夠及時對其進行正常處理，確保被控參數和設備的正常運行。

3 計算機控制系統的組成及特點

硬件和軟件兩部分共同組成了計算機的控制系統，它包括過程輸入/輸出通道、計算機、操作臺、外部設備、系統軟件及應用軟件等。通過計算機接口來進行命令的發部，同時實時檢測和處理被控對象參數，在計算機和被控對象之間設置的信息傳送和轉換的連接通道作為過程輸入/輸出通道。通過過程輸入通道可以將被控對象的被控參數轉換為可以利用計算機來進行控制的數字代碼。而通過過程輸出通道，則將輸出的控制命令和數據轉換成控制信號。過程輸入/輸出通道一般分為：模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、開關量輸入通道、開關量輸出通道；外部設備是用來實現計算機和外界交換信息的設備。軟件是指能夠完成各種功能的計算機控制系統的程序系統。計算機控制系統和連續控制系統雖然都是作為控制系統，但卻具有各自的特點，在連續控制系統中其信號都是以模擬信號為主，其控制規律是由模擬電路實現的，而且模擬電路隨著控制規律的復雜性而變得越多，如果需要對控制規律進行修改，則需要將原有的電路結構進行改變。而在計算機控制系統則以模擬信號和數字信號為主，對于需要進行控制規律修改時，則只需要對其相應的程序進行修改即可。

4 計算機控制系統類型及應用要點把握

4.1 操作指導控制系統

操作指導控制其在結構上屬于開環控制，由于其結構較為簡單，而且能夠實現靈活控制，具有較好的安全性和可靠性，但該系統的運行需要由人工進行操作，這樣的話，速度將會受到必然的限制，所以將會不適應快速過程控制及過個對象控制的情況。在該系統中，被控對象并不由計算機的輸出進行直接控制，只是計算機在每隔一段時間內則會對數據進行一次采集，而且經由轉換器后由計算機對基進行計算和處理，然后進行報警、打印和顯示。由其所顯現出來的結果為依據，操作人員對調節器的給定值進行改變或是對操作執行機構進行直接操作。

4.2 直接數字控制系統

近年來，由于計算機廣泛應用于工業過程控制中，而直接數字控制系統也可稱DDC系統，這是最為普遍的一種模式。計算機通過巡回檢測一個或多個系統參數，隨之將檢測數據通過輸入通道送入計算機，計算機再根據設定的控制規律進行相關運算，最后發出控制信號對執行機構進行直接控制，使系統的被控參數達到預定的要求。在DDC系統中的計算機參與閉環控制過程，它不僅能取代模擬調節器，實現多回路的PID（比例、積分、微分）調節，而且只通過改變程序就能有效地實現較復雜的控制。

4.3 監督計算機控制系統

該系統又叫SCC系統。在SCC系統中， 計算機按著描述工作過程的數學模型，計算出最佳給定值送入模擬調節器或者DDC 計算機，最后由模擬調節器或者DDC計算機控制工作過程，從而使工作過程始終處于最佳工作狀態。

4.4 分級計算機控制系統

其主要是由微處理器和實現對計算機各部分任務進行控制的計算機控制系統所組成，利用該系統，可以將任務進行分散，不同的任務利用不同的計算機來進行分別執行，不僅能夠實現控制，而且可以更好的實現管理任務。而且分級計算機控制系統屬于四級系統，每一級的計算機都承擔著各自不同的任務。裝置控制級通過對工作過程中和單機進行控制，部門都督級對所獲得的工作數據進行優化控制，管理集中控制級通過對人員及部門的協調和協配，向上級及時反映裝置控制級及部門都督級的情況；而長期發展規劃及各種計劃的制定則由經營管理級來完成，同時其通過接收的各部數據來實現對對全局的總調度。

5 結語

隨著科學技術的快速發展，計算機技術得以更好的普及，而且控制器無論是類型、性能還是價格都呈多樣化發展，這就為自動控制系統中計算機的應用提供了一個良好的平臺，這就需要加強計算機自動控制系統知識的學習，確保相關技術人員能夠在實踐工作中實現更好的控制效果。

參考文獻

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