系统自动控制与信号处理技术

魏琳

（河南工业和信息化职业学院，河南焦作，454000）

1 控制系统的基本类型

控制系统一般分为数字控制系统与模拟控制系统，这是由于两个控制系统在进行信号处理过程中所使用的处理技术不同造成的。一般来说，数字控制系统都是采用数字技术对信号进行处理的控制系统，而模拟控制系统都是采用模拟技术对信号进行处理的控制系统。而在实际应用过程中，采用哪一种信号处理技术则受各种因素所影响，例如精度、可靠性、复杂程度及经济性等其他因素。而伴随着微处理技术的日渐成熟，数字控制系统被越来越广泛的应用到各个领域中，并逐渐形成了计算机控制系统。

当给定量为恒定时，那么该控制系统就会被称为恒值调节系统，例如恒温控制箱、稳压电源等。而此类控制系统的分析重点在于克服被调量受扰动的影响。当被调量会随着给定量（也可以叫输入量）的升降而变化，那么可以称之为随动系统，例如机床随动系统、自动瞄准敌机的火炮系统等。此类控制系统需要其输出量准确、给定量快速复现。当所有变量都是以连续进行的状态变化，那么可以称其为连续控制系统，而在系统中的离散变量系统可以称之为离散控制系统，其中计算机控制系统就属于此类控制系统，也被称为数字控制系统。以线性微分方程的形式对系统进行描述的系统被称为线性控制系统，而系统中存在非线性部件且不能用线性微分方程对其进行描述的系统则被称为非线性系统。

2 控制系统的要求

由于使用目的不同，所以针对自动控制系统的要求也大不相同。但作为对各类控制系统中共同规律研究的一种技术，自动控制对控制系统有一些要求，主要为快速、准确、稳定。

（1）快速性：该项要求的提出是建立在系统稳定的前提下，其主要指给定的输入量与当前系统的输出量两者间产生偏差时，能够尽快消除其偏差的快速程度。（2）准确性：又被称为静态精度，指在调整结束后给定输入量与输出量之间产生的偏差值，也被作为衡量系统工作性能的重要标准。例如在数控加工行业中，数控机床的精度越高，其加工精度也会随之增高。（3）稳定性：由于系统在运行过程中通常都会伴有惯性存在，而如果系统中的参数未能正确设置时，可能会使系统受到影响，情况严重甚至导致系统崩溃无法工作。而能够将系统与处在动态过程中的振荡倾向恢复为平衡状态的能力被称为稳定性。随着时间的推移偏离平衡状态的输出量会慢慢减少，直到最后恢复为初始时的平衡状态。同时，稳定性也是系统工作中的首要条件。

3 信号处理的概念及特点

3.1 概念

数字信号处理是指将人们在现实世界中遇到的各种物质信息以各种转换器或转换方法转化为特定的数字，并将这些数据储存到电脑上，当人们需要找寻相关事物的信息时，只需要在电脑上面搜索一下就可以轻松获取。

3.2 特点

数字信号处理技术还具有快速、高效、节省时间与成本的特点，其他产品是无法与其相比的，而且，作为数字信号的最大特点，其对所处理的信息十分精确，使人们能够广泛、全面、精确的了解信息技术，为人们的生活工作带来便利。

4 信号处理的前沿技术

作为一种新型技术，数字信号处理技术是时代与技术共同进步的产物，且值得被广泛推广及应用，同时其具有相当广阔的发展前景。

4.1 小波变换

在对数字信号处理技术进行技术改进的过程中，可以先对其相关数据进行小波变换处理，这是一种全新的数据处理方式，同时也可以说是目前新时期用做处理数据的最好方法之一，所以，我们应当将其有效地应用在数字信号处理技术之中。而伴随小波技术的不断增强和发展，其被广泛运用到预测控制、故障诊断、软测量技术、机器人控制等方面。

4.2 及时更新系统

作为一种信号处理技术，使用者一般都会为数字信号处理技术配备相应的数字转换系统，这也是信息技术当中所必须具备的条件和要求。所以，为了使数字信号技术的处理得到加强，我们需要对相关机器领域中的系统进行及时更新，特别是计算机系统，应做好相关的防火墙设置，并及时更新系统及对应的安全补丁，保证计算机能够安全稳定的工作，从而使数字信号处理技术不断加强。例如当电脑在联网环境中进行工作时，一定要确保防火墙、杀毒软件的开启，使电脑的系统安全得到保障，从而有效减少病毒或恶意攻击等情况发生，并且将所有正在使用的软件及时更新到最新版本，以确保电脑的稳定运行。

4.3 强化服务器

当计算机与网络进行连接时都会先与服务器进行连接，而计算机的网络使用效果与服务器的质量密切相关。所以，为保证计算机有一个良好稳定的工作状态，需要派专业人员对计算机进行定期系统维护，并对工作人员的操作进行相关培训，形成规范的计算机操作，从而对数字信号处理的加强起推进作用，并更加全面地将该技术应用到自动控制系统当中。

4.4 更新技术

如何使数字信号处理技术被人们以最大限度来使用，这是当前计算机网络所面临的挑战，对通信领域来说更是如此，因为它要求人们必须对数字的使用与编辑技术精通。而在生物领域中，进化与遗传在某种程度上也使数字信号处理技术得到了进步与发展，例如人们在生物遗传的理论基础上，将进化策略、进化规则与遗传算法相结合并实现进化模拟计算。随着当前遗传算法的研究与发展，其被广泛应用到了通信工程、信息科学及数学领域等。

5 总结

伴随社会的进步与发展，数字信号处理技术已被广泛应用到各个领用中，且发展前景亦相当广阔。而将数字信号处理技术与系统自动控制技术二者有效结合，不仅使系统的整体工作性能获得提升，同时也使系统在工作中所获取的数据更为准确、快速、高效，使系统的工作效率大大提高，系统成本大大降低，从而为人们的工作带来便利，同时也促进我国行业的进步与发展。

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