计算机自动控制系统及应用探析

杨旺

摘 要：随着经济的快速发展，科学技术得到较大的进步，计算机技术得到广泛的应用，在此基础上，计算机技术自动控制系统也得以不断完善，其服务质量也不断的提升。该文从计算机自动控制系统入手，对计算机控制系统的控制过程进行了分析，并进一步对计算机系统的组成、特点、类型及应用要点进行了具体的阐述。

关键词：计算机 自动控制系统 概念 应用

中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（b）-0045-01

1 计算机自动控制系统

计算机自动控制系统是将计算机技术和自动控制技术的发展基础上，将两者有效的结合在一起，并在多个领域内进行有效的运用，而且其发展越发的成熟，所取得的成果也更为显著。由于在传统控制理论中，其计算步骤和控制系统较为复杂，其理论知识在实际落实中具有较大的难度，对控制系统潜在的运行需求不能更好的满足。近年来，控制理论的不断发展，通过对自动控制系统的分析、设计和综合等方面提供了充足的理论基础，再加之计算机技术的快速发展，为现代控制系统的发展提供了一个良好的平台，这对于现代自动控制技术的发展起到了极为重要的作用。

在典型连续控制系统中，通常其结构因素有给定值、控制器、执行器、被控对象、被控参灵敏、检测装置及反馈值等，其系统内的信号都以连续信号为主，而且对于反馈值和定值的比较也是通过比较器来进行的，对于计算中可能出现的偏差则由控制器为进行调节。这样利用控制信号来对驱动执行机构进行控制，从而将被控参数数值有效的控制在预期范围内。而当控制器和比较器利用计算机来代替时，即不会对其作用进行改变，而且功能也照常发挥，但这样一来就形成了一个典型的计算机自动控制系统。在该系统中，信号是以数字信号的形式存在的，被控参数以模拟量为主，而执行器的输入信号也是模拟信号，基于此中原因就需要一个转换器A/D，可以进行数字信号和模拟信号之间的相互转换。

2 计算机控制系统的控制过程

计算机控制系统的控制过程分为两个部分，即：数据采集处理和实时控制，所谓数据采集处理是指通过被控对象的被控参数及时进行检测，并将其输入到计算机中进行处理的过程。而实时控制是通过已经设计好的控制规律来对控制量进行，并能够及时对控制信号发送至控制器。所以对于计算机自动控制系统来讲，其控制过程需要确保其实效性和实时性，在设计允许范围内对信号输入、计算和输出时间进行控制，而且在计算机自动控制下对使其控制程序不断的重复，使系统能够达到预先设计的品质要求，通过在工作中对异常状态进行实时监测，从而能够及时对其进行正常处理，确保被控参数和设备的正常运行。

3 计算机控制系统的组成及特点

硬件和软件两部分共同组成了计算机的控制系统，它包括过程输入/输出通道、计算机、操作台、外部设备、系统软件及应用软件等。通过计算机接口来进行命令的发部，同时实时检测和处理被控对象参数，在计算机和被控对象之间设置的信息传送和转换的连接通道作为过程输入/输出通道。通过过程输入通道可以将被控对象的被控参数转换为可以利用计算机来进行控制的数字代码。而通过过程输出通道，则将输出的控制命令和数据转换成控制信号。过程输入/输出通道一般分为：模拟量输入通道、模拟量输出通道、开关量输入通道、开关量输出通道；外部设备是用来实现计算机和外界交换信息的设备。软件是指能够完成各种功能的计算机控制系统的程序系统。计算机控制系统和连续控制系统虽然都是作为控制系统，但却具有各自的特点，在连续控制系统中其信号都是以模拟信号为主，其控制规律是由模拟电路实现的，而且模拟电路随着控制规律的复杂性而变得越多，如果需要对控制规律进行修改，则需要将原有的电路结构进行改变。而在计算机控制系统则以模拟信号和数字信号为主，对于需要进行控制规律修改时，则只需要对其相应的程序进行修改即可。

4 计算机控制系统类型及应用要点把握

4.1 操作指导控制系统

操作指导控制其在结构上属于开环控制，由于其结构较为简单，而且能够实现灵活控制，具有较好的安全性和可靠性，但该系统的运行需要由人工进行操作，这样的话，速度将会受到必然的限制，所以将会不适应快速过程控制及过个对象控制的情况。在该系统中，被控对象并不由计算机的输出进行直接控制，只是计算机在每隔一段时间内则会对数据进行一次采集，而且经由转换器后由计算机对基进行计算和处理，然后进行报警、打印和显示。由其所显现出来的结果为依据，操作人员对调节器的给定值进行改变或是对操作执行机构进行直接操作。

4.2 直接数字控制系统

近年来，由于计算机广泛应用于工业过程控制中，而直接数字控制系统也可称DDC系统，这是最为普遍的一种模式。计算机通过巡回检测一个或多个系统参数，随之将检测数据通过输入通道送入计算机，计算机再根据设定的控制规律进行相关运算，最后发出控制信号对执行机构进行直接控制，使系统的被控参数达到预定的要求。在DDC系统中的计算机参与闭环控制过程，它不仅能取代模拟调节器，实现多回路的PID（比例、积分、微分）调节，而且只通过改变程序就能有效地实现较复杂的控制。

4.3 监督计算机控制系统

该系统又叫SCC系统。在SCC系统中， 计算机按着描述工作过程的数学模型，计算出最佳给定值送入模拟调节器或者DDC 计算机，最后由模拟调节器或者DDC计算机控制工作过程，从而使工作过程始终处于最佳工作状态。

4.4 分级计算机控制系统

其主要是由微处理器和实现对计算机各部分任务进行控制的计算机控制系统所组成，利用该系统，可以将任务进行分散，不同的任务利用不同的计算机来进行分别执行，不仅能够实现控制，而且可以更好的实现管理任务。而且分级计算机控制系统属于四级系统，每一级的计算机都承担着各自不同的任务。装置控制级通过对工作过程中和单机进行控制，部门都督级对所获得的工作数据进行优化控制，管理集中控制级通过对人员及部门的协调和协配，向上级及时反映装置控制级及部门都督级的情况；而长期发展规划及各种计划的制定则由经营管理级来完成，同时其通过接收的各部数据来实现对对全局的总调度。

5 结语

随着科学技术的快速发展，计算机技术得以更好的普及，而且控制器无论是类型、性能还是价格都呈多样化发展，这就为自动控制系统中计算机的应用提供了一个良好的平台，这就需要加强计算机自动控制系统知识的学习，确保相关技术人员能够在实践工作中实现更好的控制效果。

参考文献

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