计算机控制技术教案.pdf

【计算机控制技术】是将计算机技术应用于自动化控制领域的一门综合性技术，它融合了计算机、自动控制理论、电子学和自动化仪表等多个领域的知识。计算机控制的核心在于以计算机替代传统的模拟控制器，实现更高效、复杂的控制任务。 **1. 计算机控制系统的组成及分类** 计算机控制系统通常分为两大类：**开环控制系统**和**闭环控制系统**。 - **开环控制系统**不包含反馈机制，控制器根据预设的控制方案直接对对象进行控制。例如，图1.1所示的系统，控制器按照预定方案对对象施加影响，不考虑对象的实际响应。 - **闭环控制系统**则包含反馈环节，如图1.2所示，系统会根据被控对象的实际状态调整控制信号，以达到期望的性能。闭环控制系统的稳定性和精度通常优于开环系统。 **2. 计算机控制系统的特点** 计算机控制系统的优势在于其灵活性、计算能力和适应性。随着科技的发展，复杂控制需求催生了计算机控制系统的应用，如多变量系统、非线性系统和时变系统。计算机可以处理数字信号，通过A/D和D/A转换与模拟世界交互。 **3. 计算机控制系统的硬件** 计算机控制系统的硬件包括： - **计算机主机**：由CPU、内存和接口组成，是系统核心，负责程序执行、数据处理、控制外部设备等。 - **过程控制通道**：包括A/D和D/A转换器，以及D/I和D/O接口，用于模拟和数字信号的转换。 - **操作控制台**：供操作员输入指令和监控系统状态。 - **外部设备**：如传感器、执行机构等，用于与物理环境交互。 - **网络设备**：随着网络技术的发展，网络设备成为现代计算机控制系统的重要组成部分。 **4. 计算机控制系统的软件** 软件部分包括系统软件和应用软件，前者确保计算机正常运行，后者执行特定的控制任务。例如，系统软件可能包括操作系统，应用软件可能涉及实时控制算法和人机界面程序。 **5. 控制过程** 计算机控制系统的控制流程包括： - **信息获取**：通过传感器收集被控对象的实时信息和用户的指令。 - **信息处理**：计算机根据预编程的指令处理这些信息。 - **信息输出**：处理结果通过执行机构作用于被控对象，同时通过显示、记录或打印设备输出处理结果。 综上，计算机控制技术在现代自动化领域扮演着关键角色，它能够处理复杂的控制问题，提高效率，并适应不断变化的环境需求。学习和理解计算机控制系统的组成、工作原理及其在实际生活中的应用，对于理解现代工业和科技进步至关重要。