计算机应用数据处理系统自动控制应用分析

李　峰

摘要：本文介绍了计算机控制系统的特点、分类、构成等,以及使用计算机自动控制的研究。

关键词：计算机控制；自动控制；特点；分类；构成

１ 计算机控制系统特点

自动控制对农业生产和科学技术的发展越来越多的起到重要作用,以期实现工业生产过程的自动控制并达到产量高、稳定、安全生产,改善工作环境,提高经济效益。自动控制技术加上计算机技术如虎添翼,因为这些信息储存在计算机中有很强的逻辑函数能力，强大的逻辑判断功能以及计算机飞速运算的本领，计算机控制能够解决常规控制解决不了的难题，能够达到常规达不到的优异的性能指标。具体来讲有以下４个优点：控制灵活多变 ; 控制和管理的自动化程度进一步提高;计算机控制投资少,收效速度快;达到最优控制。最优控制问题可以归结为:应用最优控制方法和最优设置或最优条件,设计最优控制计算机在线控制调节器,确保稳定的状态中,当操作条件建立非固定或随时间变化,可以根据输入系统输出的累积的数据或信息的自动调节。电脑自动化控制在轧制、冶金、电力、自动空间、驾驶、印刷、造纸、纺织、化工、医药、食品等行业有广泛的应用,取得了显著的效果。

２ 计算机控制系统分类

2.1 数据处理系统：尽管数据处理不属于这个范畴,然而,不能离开数据采集与处理、数据处理系统的生产工艺参数的积累和实时分析,可以实现在生产过程中各种趋势分析。计算机通过输入通道参数控制对象的测量电路测试,根据参数按一定的规则,控制操作、运行效果、输出通道的控制对象,使被告符合要求的性能参数。例如, 在工程质量检测工作中以前所用的仪器都是通过人工来读数的,而这样做,有一些缺点:一是效率不高,二是容易人为错误,三是原始数据还需要人工进行计算和处理。现在,情况发生重大变化,计算机已经达到和各种检测仪器的智能连接,可以使每个测试结果的数据的处理形式以数字的形式从屏幕上显示出来。也可以存储在计算机内部的数据库中或是直接打印输出。

应用计算机技术进行数据采集还有一个更大的优势即可以用电脑测试数据。所以,将大大降低劳动量,提高工作人员的工作效率, 而且避免了人工读数、计算给检测结果带来的误差。对于不同的数据采集方法也各不相同。在建筑材料检验工作常规使用通用试验机、压力测试和弯曲试验机等等,只需要机械和一些机械式传感器和位移传感器、相对简单的处理的数据通过电脑芯片技术,它可以自动或半自动地获取的数据或数据处理。在这种类型的数据采集系统,计算机也非常多所收集的数据。虽然在一些工程质量检验,测试数据采集需要高性能计算机和软件。在动态加载试验工程桩、高速度、加速度传感器,传感器的机械式传感器检测过程中具有较高的利率有用的转移到计算机信息和数据,在一般情况下,数据采集中的每一秒将达到数千数据、高精度传感器和信号接收设备,甚至可以得到每秒钟数以百万计的复杂的数据。最后模拟出工程桩的应力波变化图和桩身阻抗变化图，在有经验的检测人员的操作下，计算机还可模拟分析出整个桩身的形状并将其打印出来。

2.2监督控制：监督控制中计算机根据生产过程工艺参数和数学模型给出工艺参数的最佳值，作为模拟调节器或数字调节器的比例中项定值，监督控制系统分级控制现代计算机，通信技术和ＣＲＴ显示技术的巨大进展，使得计算机控制系统不单纯包含控制功能，而且包含了生产管理和指挥调度的功能。现在欧美日等国家都已大批量生产各种型号的集散型综合控制系统，尽管各种型号五花八门，然而它们的结构都是大同小异的，它们才是由以微处理为核心的基本调节器、高速数据通道、ＣＲＴ 操作站和监督计算机等组成，集散型控制系统计算机控制网络有１台中央计算机（ＣＣ）和若干台卫星计算机可以共享资源，网络中设备能力以及其它资源可以得到充分利用。

在监督控制计算机根据生产工艺参数的数学模型,模拟的最优参数,如比例中项或数字调节器调节器、监督和控制系统的控制,现代计算机显示器技术和通信技术,取得了巨大进步的计算机控制系统不仅含有控制功能,但也包含了生产管理和调度功能。现在,美国等国家,拥有大型的生产各种类型的分布式控制系统、尽管各种型号五花八门,但不同类型的结构都是大同小异的, 它们才是由以微处理为核心的基本调节器、高速数据通道、ＣＲＴ 操作站和监督计算机等组成，集散型控制系统计算机控制网络有１台中央计算机（ＣＣ）和若干台卫星计算机可以共享资源，网络中设备能力以及其它资源可以得到充分利用。

３ 计算机控制系统构成

3.１ 控制对象:控制对象是指所要控制 的装置或设备，控制对象用传递函数来表征时，其特性可以用放大系数Ｋ、惯性时间常数Ｔｍ、积分时间常数Ｔ和纯滞后时间来描述。

3.２ 执行器:执行器是一种重要的组成部分, 执行器控制系统是根据变化的控制信号,角位移或线性输出,并通过调节机制可调介质的流量或能量, 使生产过程符合预定的要求, 执行器按照采用的动力方式可以分为电动执行器、气动执行器和液动执行器三大类。

3.３ 测量环节:测量环节通常由传感器和测量线路构成，它把被控参数转换成某种形式的信号，应达到：①在测量精度、测量范围上符合要求；②传感器性能稳定、可靠、重复性好；③ 尽可能选择线性度好、灵敏度高的传感器。④电源种类尽量少、电源电压尽是规范化。

3.4 数字调节器及输入、输出通道:在数字计算机数字调节器为核心,数字控制律的调节阀编制计算机程序。输入通道的包含了多个开关、样品、模具变压器输出通道--包括转换器和维护。再次,例如,商品住宅供暖系统管理,以节省能源,一定能够减少没有空房间,房间,居民没有加热室(如仓库)暖气系统。为了掌握的供暖系统的有效性,应及时定期监测加热温度变化、维修和调试纺织后整理采暖系统,避免产生的问题争议。支付根据用户的首先应该建立用户数据库结构,为每个用户访问的地址,并建立相应的管理、查询系统。在此基础上,书面程序,程序控制系统,基于数据库存记录的地址表指令和数据采集指令的地址或控制指令,并且获得数据终端的温度、温度信息数据库,并可存放信息实现实时数据采集、报警、温度控制器功能障碍是报警功能,为了供暖单位能被检测到,温暖的循环加热质量保证。

４ 对象特性对控制性能的影响

4.1 对象放大系数对控制性能的影响：对象可以等效看作由扰动通道Ｇｎ（ｓ）构成，控制通道的放大系数中Ｋｍ，扰动通道的放大系数Ｋｎ，经过推导可以得到如下结论：动通道的放大系数Ｋｎ影响误差ＣｓｓＫｎ越小Ｅｓｓ也越小，控制精度高，所以希望Ｋｎ尽可能小; 控制通道的放大系数Ｋｍ对系统的性能没有影响，因为Ｋｍ完全可以由调节器的比例系数勒来补偿。

4.２对象的惯性时间常数对控制性能的影响：设扰动通道的惯性时间常数Ｔｈ，控制通道的惯性时间常数ＴＭ，经过推导，可以得知：当Ｔｎ加大或惯性环节的阶次增加时，可以减少超调量；ｂ.Ｔｍ 越小，反应越灵敏，控制越及时， 控制性能越好。

4.３对象的纯滞后时间对控制性能的影响：设扰动通道的纯滞后时间，控制通道的纯滞后时间表，经过分析，可以知道：扰动通道纯滞后时间对控制性能无影响，只是使输出量沿时间轴平移了；控制通道纯滞后时间表使系统的超调量加大，调节时间加长，纯滞后时间越大，控制性能越差。

参考文献

[1]张涛; 首都机场行李中转系统故障诊断的智能化研究 [D];武汉理工大学; 2002年

[2]王英杰; 以计算机为中心的可编程控制器监控系统 [J];装备维修技术; 1998年02期; 41-43

[3]王世明; 可编程序控制器在真空纳米镀膜自动控制中的应用研究 [D];电子科技大学; 2006年

作者简介：李峰（1969-）男，河南沈丘人，主要从事电器自动控制研究。