計算機控制技術(shù)原理及設(shè)計

耿卿

摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們越來越多的用計算機來實現(xiàn)控制。近年來，計算機技術(shù)、 自動控制技術(shù)、檢測與傳感器技術(shù)、CRT顯示技術(shù)、通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微電子技術(shù)的高速發(fā)展，給計算機控制技術(shù)帶來了巨大的發(fā)展，因此，設(shè)計一個性能良好的計算機控制系統(tǒng)是非常重要的。計算機控制系統(tǒng)包括硬件、軟件和控制算法等方面，一個完整的設(shè)計還需要考慮系統(tǒng)的抗干擾性能，使系統(tǒng)能長期有效地運行。本文簡單分析了計算機控制技術(shù)原理及其應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 計算機控制技術(shù) 特點 設(shè)計

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A

1計算機控制系統(tǒng)的組成

計算機控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成。計算機控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成將自動控制系統(tǒng)中的控制器的功能用計算機來實現(xiàn)，就組成了典型的計算機控制系統(tǒng)。計算機控制系統(tǒng)由工業(yè)控制機和生產(chǎn)過程兩大部分組成。工業(yè)控制機是指按生產(chǎn)過程控制的特點和要求而設(shè)計的計算機，它包括硬件和軟件兩部分。生產(chǎn)過程包括被控對象、測量變送、執(zhí)行機構(gòu)、電氣開關(guān)等裝置。軟件系統(tǒng)是控制機不可缺少的重要組成部分。只有在適當?shù)能浖到y(tǒng)支持下，控制機才能按設(shè)計的要求正常地工作。控制機的軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。系統(tǒng)軟件是用于計算機系統(tǒng)內(nèi)部的各種資源管理、信息處理相對外進行聯(lián)系及提供服務(wù)的軟件。應(yīng)用軟件是用來使被控對象正常運行的控制程序、控制策略及其相應(yīng)的服務(wù)程序。應(yīng)用軟件是在系統(tǒng)軟件的支持下編制完成的，它隨被控對象的特性和控制要求不同而異。通常應(yīng)用軟件由用戶根據(jù)需要自行開發(fā)。隨著計算機過程控制技術(shù)的日趨成熟，應(yīng)用軟件正向標準化、模塊化的方向發(fā)展。標準的基本控制模塊由制造廠家提供給用戶，用戶只需根據(jù)控制的要求，經(jīng)過簡單的組態(tài)過程即可生成滿足具體要求的專用應(yīng)用軟件，大大方便了用戶，縮短了應(yīng)用軟件的開發(fā)周期，提高了應(yīng)用軟件的可靠性。

2計算機控制系統(tǒng)的特點

計算機控制系統(tǒng)中除測量裝置、執(zhí)行機構(gòu)等常用的模擬部件之外，其執(zhí)行控制功能的核心部件是數(shù)字計算機，所以計算機控制系統(tǒng)是模擬和數(shù)字部件的混合系統(tǒng)。其具有以下幾種特性：

（1）計算機控制系統(tǒng)中除了包含連續(xù)信號外，還包含有數(shù)字信號，從而使計算機控制系統(tǒng)與連續(xù)控制系統(tǒng)在本質(zhì)上有許多不同，需采用專門的理論來分析和設(shè)計；

（2）計算機控制系統(tǒng)中，修改一個控制規(guī)律，只需修改軟件，便于實現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律和對控制方案進行在線修改，使系統(tǒng)具有很大靈活性和適應(yīng)性；

（3）計算機控制系統(tǒng)中，由于計算機具有高速的運算能力，一個控制器經(jīng)常可以采用分時控制的方式而同時控制多個回路；

（4）采用計算機控制，便于實現(xiàn)控制與管理一體化，使工業(yè)企業(yè)的自動化程度進一步提高；

（5）對來自測量變送裝置的被控量的瞬時值進行檢測和輸入，對采集到的被控量進行數(shù)據(jù)分析和處理，并按已定的控制規(guī)律決定進一步的的控制過程，根據(jù)控制決策，適時地對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出控制信號，完成控制任務(wù)。

3計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計

3.1系統(tǒng)方案設(shè)計

我們依據(jù)設(shè)計任務(wù)書進行總體方案設(shè)計，對體系的硬件、軟件的構(gòu)造考察它的要求，推算出合適的系統(tǒng)，組成一個新的系統(tǒng)。設(shè)計人員也可以組織自己設(shè)計的模式，但是要控制體系結(jié)構(gòu)，包括微型的處理器、存儲器、選擇好接線口、傳感器、硬件的設(shè)計與調(diào)試的基本內(nèi)容。

3.2控制任務(wù)

我們要對超控設(shè)備進行調(diào)研和研究，了解工作程序的要求，了解需要接收的任務(wù)，涵蓋體系的終極目標，數(shù)據(jù)流量還有準確度，現(xiàn)場的要求，時間的控制，要嚴格按照計劃說明操控，實現(xiàn)整個系統(tǒng)操作。

3.3軟件設(shè)計

計算機軟件的設(shè)計要依據(jù)體系規(guī)劃的總意見，確定體系下所要完成的各種功能及完成這些系統(tǒng)性能的推理和時差序關(guān)系，并用合理組成部件表格畫出來。它們是根據(jù)體系組成表格不同的功能，分別規(guī)劃出相應(yīng)的控制體系所需要的軟件。例如仿真的量輸入和仿真量輸出及數(shù)據(jù)處理還有互聯(lián)和打字版處理格式等。每一種表格都可以單獨進行實驗調(diào)試，各種表格分別實驗調(diào)試好以后，再按工作路線圖推理和時間順序關(guān)系將它們正確組合、互相連接、實驗和調(diào)試。

3.4現(xiàn)場安裝調(diào)試

首先要按設(shè)計計劃合理組裝，對體系結(jié)構(gòu)進行大體的演練和比較準確的演練，結(jié)合演練的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)重置體系和儲存數(shù)據(jù)進行軟硬件的調(diào)試，他們的構(gòu)件組成都可以在演練數(shù)據(jù)下用對演練數(shù)據(jù)進行試研的辦法同時進行，同時他們要進行統(tǒng)一的實驗及推理，仿真物體是這個體系驗證的最基本要求，而好的體系數(shù)據(jù)調(diào)整試驗要在現(xiàn)場進行。

在計算機控制系統(tǒng)中，用計算機代替自動控制系統(tǒng)中的常規(guī)控制設(shè)備，對動態(tài)系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)和控制，這是對自動控制系統(tǒng)所使用的技術(shù)裝備的一種革新。總之，隨著計算機軟件技術(shù)的逐漸發(fā)展，計算機的操作控制正逐步進入到生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。

參考文獻

[1] 李元春.計算機控制系統(tǒng)（第二版）[M].高等教育出版社，2009.