計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)及其應(yīng)用探析

張志東

摘 要 文章主要對計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的過程進(jìn)行分析，闡述了該系統(tǒng)的組成及相關(guān)特點(diǎn)，分析數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)、監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、分級控制系統(tǒng)DES和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS的優(yōu)缺點(diǎn)，以典型例子來說明相關(guān)控制原理。

關(guān)鍵詞 自動(dòng)控制；控制系統(tǒng)；應(yīng)用分類

中圖分類號(hào)：TP249 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）03-0117-01

計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)是將自動(dòng)控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)的結(jié)合后發(fā)展而成的。傳統(tǒng)的控制理論面對較為繁雜的控制系統(tǒng)和計(jì)算步驟而出現(xiàn)無法解決的情況，存在著一定的局限性，也無法達(dá)到控制系統(tǒng)所需的運(yùn)行要求。隨著控制理論的不斷發(fā)展，在設(shè)計(jì)、分析以及綜合方面，自動(dòng)控制的理論基礎(chǔ)都在不斷完善，而在計(jì)算機(jī)技術(shù)的輔助下發(fā)展更為快速，兩者的高效結(jié)合更是出現(xiàn)了一個(gè)高效的平臺(tái)，加速了該系統(tǒng)的發(fā)展速度。

1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制過程分析

分析典型連續(xù)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，其構(gòu)成主要包含以下幾個(gè)方面：控制器、給定值、反饋值、檢測裝置、被控對象、執(zhí)行器以及被控參數(shù)等，該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)通過比較器來對給定值與反饋值進(jìn)行對比分析，在控制器的作用下對計(jì)算得到的偏差進(jìn)行調(diào)整，執(zhí)行結(jié)構(gòu)在該控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)了對被控參數(shù)數(shù)值的有效控制，保證其處于預(yù)期范圍內(nèi)。計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)就是對連續(xù)控制系統(tǒng)中的比較器和控制器以計(jì)算機(jī)替換，保證完成同樣功能和作用的基礎(chǔ)上使得系統(tǒng)更加智能。計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)需要進(jìn)行模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)換。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制過程可以分為兩個(gè)部分，即檢測被控參數(shù)的數(shù)據(jù)采集處理過程和對控制器進(jìn)行控制信號(hào)的發(fā)送的實(shí)時(shí)控制的過程，該控制信號(hào)是通過既定控制規(guī)律進(jìn)行計(jì)算而得出的控制量。該過程會(huì)不斷重復(fù)發(fā)生。系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的要求對監(jiān)控過程中如果發(fā)生異常情況，可進(jìn)行更正。

2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)

在該系統(tǒng)中，被控對象與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸與交換是通過過程輸入/輸出通道完成，輸入通道是將被控參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字代碼，輸出通道則相反，將計(jì)算機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)和控制命令轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂菩盘?hào)對被控對象進(jìn)行控制。過程輸入/輸出通道包含有模擬量的輸入輸出和開關(guān)量的輸入輸出。外界信息與計(jì)算機(jī)之間的交流是通過外部設(shè)備實(shí)現(xiàn)，操作臺(tái)則是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話的設(shè)備。軟件主要是為實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的各種功能。

相對于連續(xù)控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)混合有數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，這樣的方式更方便實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制。在連續(xù)控制系統(tǒng)時(shí)，修改控制規(guī)律必須進(jìn)行模擬電路的修改，對結(jié)構(gòu)改變較大，而計(jì)算機(jī)控制則只需要對相關(guān)程序進(jìn)行修改。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)不再是連續(xù)控制而是離散控制，一個(gè)數(shù)字控制器就能實(shí)現(xiàn)分時(shí)控制而進(jìn)行多個(gè)控制。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能更為有效的實(shí)現(xiàn)一體化管理。

3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用類型分類

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要分為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)、監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、分級控制系統(tǒng)DES和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS。

在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)采集和處理數(shù)據(jù)，而直接控制。其作用主要是在生產(chǎn)過程中檢測、記錄和處理各個(gè)工藝變量，超出情況報(bào)警提示，對于此類變量還可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)分析和累計(jì)分析，分析出趨勢來給予操作者參考。

在直接數(shù)字控制系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)將按照控制規(guī)律運(yùn)算得到的結(jié)果輸送到被控對象，調(diào)整被控變量以符合相關(guān)指標(biāo)要求。相對于模擬系統(tǒng)的直接傳送，該系統(tǒng)的控制信號(hào)需要經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后輸出才能作用于驅(qū)動(dòng)裝置。鑒于計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大計(jì)算能力，很方便實(shí)現(xiàn)控制算法的改變。計(jì)算機(jī)進(jìn)行的控制需要較高的適應(yīng)性、實(shí)時(shí)性以及可靠性。

監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中通過對比既定的數(shù)學(xué)模型與實(shí)際工況來進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，獲得最佳優(yōu)化值通過數(shù)字控制系統(tǒng)來執(zhí)行。該系統(tǒng)主要任務(wù)是高級管理和控制，多采用較高檔的計(jì)算機(jī)以適應(yīng)大容量和強(qiáng)處理功能的要求。

DES在國內(nèi)多稱為集散控制系統(tǒng)，其為多級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以通信網(wǎng)絡(luò)連接過程監(jiān)控級和過程控制級，特點(diǎn)是組態(tài)方便、配置靈活，可實(shí)現(xiàn)分散控制、分級管理和集中操作。FCS是改進(jìn)DCS系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一和過高的系統(tǒng)成本而出現(xiàn)的新型分布式控制系統(tǒng)。隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的不斷提升，執(zhí)行器、傳感器都逐步向數(shù)字化演變，4 mA～20 mA模擬信號(hào)逐步被數(shù)字信號(hào)代替，現(xiàn)場總線為串行通信網(wǎng)絡(luò)，為雙線、全數(shù)字化的多站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，連接了控制設(shè)備與現(xiàn)場儀表。

4 計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的原理分析

在自動(dòng)控制誕生初，其調(diào)節(jié)主要是在反饋理論上實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)操作，多用于工業(yè)控制，隨著后期制造業(yè)的發(fā)展，自動(dòng)控制理論也得到了進(jìn)一步的完善，直到完整的自動(dòng)控制理論體系建立，其控制理論是在傳遞函數(shù)的基礎(chǔ)上得到，主要對線性定常數(shù)系統(tǒng)、單輸入-單輸出等問題進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析。

1）自動(dòng)控制系統(tǒng)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)各類控制就必須先連接控制裝置和控制對象，以一定的方式來形成有機(jī)整體。該系統(tǒng)中，被控梁為被控對象的輸出量，必須為控制的物理量，可設(shè)定為固定值，如壓力和溫度等?？刂蒲b置是一個(gè)機(jī)構(gòu)總體，能在不同方式、原理上控制被控對象，最基本的是在反饋控制原理下的反饋控制系統(tǒng)。

2）反饋控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，被控裝置是在控制裝置的控制下獲取反饋信息，對控制量和被控制量之間的偏差進(jìn)行修正，以到達(dá)控制的目的，這也是反饋控制的基本原理。以下為某典型的反饋模型：

該模型的公式為：

設(shè)定A值為5，開3次方

通過此方法就能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，在中出現(xiàn)偏大取值，通過計(jì)算后的輸出值會(huì)自動(dòng)調(diào)整變小，而中偏小的取值在計(jì)算后自動(dòng)調(diào)整而變大。

在科技不斷發(fā)展的推動(dòng)下，計(jì)算機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用變得更加高效實(shí)用，自動(dòng)控制也發(fā)展到了各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。同時(shí)，還需要從業(yè)人員共同努力，將自動(dòng)控制超低成本、高智能方向發(fā)展，保證工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]孫歆鈺.Matlab仿真在自動(dòng)控制原理課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].信息通信，2013（8）.

[2]馬志艷，楊光友，潘武，李浩.基于組態(tài)王的中頻淬火處理實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)[J].湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013（5）.

[3]姜建軍，劉利波，王啟健，于曉剛.自動(dòng)控制系統(tǒng)在礦井排水中的應(yīng)用[J].中國設(shè)備工程，2013（9）.endprint

摘 要 文章主要對計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的過程進(jìn)行分析，闡述了該系統(tǒng)的組成及相關(guān)特點(diǎn)，分析數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)、監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、分級控制系統(tǒng)DES和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS的優(yōu)缺點(diǎn)，以典型例子來說明相關(guān)控制原理。

關(guān)鍵詞 自動(dòng)控制；控制系統(tǒng)；應(yīng)用分類

中圖分類號(hào)：TP249 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）03-0117-01

計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)是將自動(dòng)控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)的結(jié)合后發(fā)展而成的。傳統(tǒng)的控制理論面對較為繁雜的控制系統(tǒng)和計(jì)算步驟而出現(xiàn)無法解決的情況，存在著一定的局限性，也無法達(dá)到控制系統(tǒng)所需的運(yùn)行要求。隨著控制理論的不斷發(fā)展，在設(shè)計(jì)、分析以及綜合方面，自動(dòng)控制的理論基礎(chǔ)都在不斷完善，而在計(jì)算機(jī)技術(shù)的輔助下發(fā)展更為快速，兩者的高效結(jié)合更是出現(xiàn)了一個(gè)高效的平臺(tái)，加速了該系統(tǒng)的發(fā)展速度。

1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制過程分析

分析典型連續(xù)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，其構(gòu)成主要包含以下幾個(gè)方面：控制器、給定值、反饋值、檢測裝置、被控對象、執(zhí)行器以及被控參數(shù)等，該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)通過比較器來對給定值與反饋值進(jìn)行對比分析，在控制器的作用下對計(jì)算得到的偏差進(jìn)行調(diào)整，執(zhí)行結(jié)構(gòu)在該控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)了對被控參數(shù)數(shù)值的有效控制，保證其處于預(yù)期范圍內(nèi)。計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)就是對連續(xù)控制系統(tǒng)中的比較器和控制器以計(jì)算機(jī)替換，保證完成同樣功能和作用的基礎(chǔ)上使得系統(tǒng)更加智能。計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)需要進(jìn)行模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)換。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制過程可以分為兩個(gè)部分，即檢測被控參數(shù)的數(shù)據(jù)采集處理過程和對控制器進(jìn)行控制信號(hào)的發(fā)送的實(shí)時(shí)控制的過程，該控制信號(hào)是通過既定控制規(guī)律進(jìn)行計(jì)算而得出的控制量。該過程會(huì)不斷重復(fù)發(fā)生。系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的要求對監(jiān)控過程中如果發(fā)生異常情況，可進(jìn)行更正。

2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)

在該系統(tǒng)中，被控對象與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸與交換是通過過程輸入/輸出通道完成，輸入通道是將被控參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字代碼，輸出通道則相反，將計(jì)算機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)和控制命令轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂菩盘?hào)對被控對象進(jìn)行控制。過程輸入/輸出通道包含有模擬量的輸入輸出和開關(guān)量的輸入輸出。外界信息與計(jì)算機(jī)之間的交流是通過外部設(shè)備實(shí)現(xiàn)，操作臺(tái)則是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話的設(shè)備。軟件主要是為實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的各種功能。

相對于連續(xù)控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)混合有數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，這樣的方式更方便實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制。在連續(xù)控制系統(tǒng)時(shí)，修改控制規(guī)律必須進(jìn)行模擬電路的修改，對結(jié)構(gòu)改變較大，而計(jì)算機(jī)控制則只需要對相關(guān)程序進(jìn)行修改。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)不再是連續(xù)控制而是離散控制，一個(gè)數(shù)字控制器就能實(shí)現(xiàn)分時(shí)控制而進(jìn)行多個(gè)控制。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能更為有效的實(shí)現(xiàn)一體化管理。

3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用類型分類

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要分為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)、監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、分級控制系統(tǒng)DES和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS。

在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)采集和處理數(shù)據(jù)，而直接控制。其作用主要是在生產(chǎn)過程中檢測、記錄和處理各個(gè)工藝變量，超出情況報(bào)警提示，對于此類變量還可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)分析和累計(jì)分析，分析出趨勢來給予操作者參考。

在直接數(shù)字控制系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)將按照控制規(guī)律運(yùn)算得到的結(jié)果輸送到被控對象，調(diào)整被控變量以符合相關(guān)指標(biāo)要求。相對于模擬系統(tǒng)的直接傳送，該系統(tǒng)的控制信號(hào)需要經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后輸出才能作用于驅(qū)動(dòng)裝置。鑒于計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大計(jì)算能力，很方便實(shí)現(xiàn)控制算法的改變。計(jì)算機(jī)進(jìn)行的控制需要較高的適應(yīng)性、實(shí)時(shí)性以及可靠性。

監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中通過對比既定的數(shù)學(xué)模型與實(shí)際工況來進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，獲得最佳優(yōu)化值通過數(shù)字控制系統(tǒng)來執(zhí)行。該系統(tǒng)主要任務(wù)是高級管理和控制，多采用較高檔的計(jì)算機(jī)以適應(yīng)大容量和強(qiáng)處理功能的要求。

DES在國內(nèi)多稱為集散控制系統(tǒng)，其為多級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以通信網(wǎng)絡(luò)連接過程監(jiān)控級和過程控制級，特點(diǎn)是組態(tài)方便、配置靈活，可實(shí)現(xiàn)分散控制、分級管理和集中操作。FCS是改進(jìn)DCS系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一和過高的系統(tǒng)成本而出現(xiàn)的新型分布式控制系統(tǒng)。隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的不斷提升，執(zhí)行器、傳感器都逐步向數(shù)字化演變，4 mA～20 mA模擬信號(hào)逐步被數(shù)字信號(hào)代替，現(xiàn)場總線為串行通信網(wǎng)絡(luò)，為雙線、全數(shù)字化的多站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，連接了控制設(shè)備與現(xiàn)場儀表。

4 計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的原理分析

在自動(dòng)控制誕生初，其調(diào)節(jié)主要是在反饋理論上實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)操作，多用于工業(yè)控制，隨著后期制造業(yè)的發(fā)展，自動(dòng)控制理論也得到了進(jìn)一步的完善，直到完整的自動(dòng)控制理論體系建立，其控制理論是在傳遞函數(shù)的基礎(chǔ)上得到，主要對線性定常數(shù)系統(tǒng)、單輸入-單輸出等問題進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析。

1）自動(dòng)控制系統(tǒng)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)各類控制就必須先連接控制裝置和控制對象，以一定的方式來形成有機(jī)整體。該系統(tǒng)中，被控梁為被控對象的輸出量，必須為控制的物理量，可設(shè)定為固定值，如壓力和溫度等?？刂蒲b置是一個(gè)機(jī)構(gòu)總體，能在不同方式、原理上控制被控對象，最基本的是在反饋控制原理下的反饋控制系統(tǒng)。

2）反饋控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，被控裝置是在控制裝置的控制下獲取反饋信息，對控制量和被控制量之間的偏差進(jìn)行修正，以到達(dá)控制的目的，這也是反饋控制的基本原理。以下為某典型的反饋模型：

該模型的公式為：

設(shè)定A值為5，開3次方

通過此方法就能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，在中出現(xiàn)偏大取值，通過計(jì)算后的輸出值會(huì)自動(dòng)調(diào)整變小，而中偏小的取值在計(jì)算后自動(dòng)調(diào)整而變大。

在科技不斷發(fā)展的推動(dòng)下，計(jì)算機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用變得更加高效實(shí)用，自動(dòng)控制也發(fā)展到了各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。同時(shí)，還需要從業(yè)人員共同努力，將自動(dòng)控制超低成本、高智能方向發(fā)展，保證工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]孫歆鈺.Matlab仿真在自動(dòng)控制原理課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].信息通信，2013（8）.

[2]馬志艷，楊光友，潘武，李浩.基于組態(tài)王的中頻淬火處理實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)[J].湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013（5）.

[3]姜建軍，劉利波，王啟健，于曉剛.自動(dòng)控制系統(tǒng)在礦井排水中的應(yīng)用[J].中國設(shè)備工程，2013（9）.endprint

摘 要 文章主要對計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的過程進(jìn)行分析，闡述了該系統(tǒng)的組成及相關(guān)特點(diǎn)，分析數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)、監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、分級控制系統(tǒng)DES和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS的優(yōu)缺點(diǎn)，以典型例子來說明相關(guān)控制原理。

關(guān)鍵詞 自動(dòng)控制；控制系統(tǒng)；應(yīng)用分類

中圖分類號(hào)：TP249 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）03-0117-01

計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)是將自動(dòng)控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)的結(jié)合后發(fā)展而成的。傳統(tǒng)的控制理論面對較為繁雜的控制系統(tǒng)和計(jì)算步驟而出現(xiàn)無法解決的情況，存在著一定的局限性，也無法達(dá)到控制系統(tǒng)所需的運(yùn)行要求。隨著控制理論的不斷發(fā)展，在設(shè)計(jì)、分析以及綜合方面，自動(dòng)控制的理論基礎(chǔ)都在不斷完善，而在計(jì)算機(jī)技術(shù)的輔助下發(fā)展更為快速，兩者的高效結(jié)合更是出現(xiàn)了一個(gè)高效的平臺(tái)，加速了該系統(tǒng)的發(fā)展速度。

1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制過程分析

分析典型連續(xù)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，其構(gòu)成主要包含以下幾個(gè)方面：控制器、給定值、反饋值、檢測裝置、被控對象、執(zhí)行器以及被控參數(shù)等，該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)通過比較器來對給定值與反饋值進(jìn)行對比分析，在控制器的作用下對計(jì)算得到的偏差進(jìn)行調(diào)整，執(zhí)行結(jié)構(gòu)在該控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)了對被控參數(shù)數(shù)值的有效控制，保證其處于預(yù)期范圍內(nèi)。計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)就是對連續(xù)控制系統(tǒng)中的比較器和控制器以計(jì)算機(jī)替換，保證完成同樣功能和作用的基礎(chǔ)上使得系統(tǒng)更加智能。計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)需要進(jìn)行模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)換。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制過程可以分為兩個(gè)部分，即檢測被控參數(shù)的數(shù)據(jù)采集處理過程和對控制器進(jìn)行控制信號(hào)的發(fā)送的實(shí)時(shí)控制的過程，該控制信號(hào)是通過既定控制規(guī)律進(jìn)行計(jì)算而得出的控制量。該過程會(huì)不斷重復(fù)發(fā)生。系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的要求對監(jiān)控過程中如果發(fā)生異常情況，可進(jìn)行更正。

2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)

在該系統(tǒng)中，被控對象與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸與交換是通過過程輸入/輸出通道完成，輸入通道是將被控參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字代碼，輸出通道則相反，將計(jì)算機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)和控制命令轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂菩盘?hào)對被控對象進(jìn)行控制。過程輸入/輸出通道包含有模擬量的輸入輸出和開關(guān)量的輸入輸出。外界信息與計(jì)算機(jī)之間的交流是通過外部設(shè)備實(shí)現(xiàn)，操作臺(tái)則是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話的設(shè)備。軟件主要是為實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的各種功能。

相對于連續(xù)控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)混合有數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，這樣的方式更方便實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制。在連續(xù)控制系統(tǒng)時(shí)，修改控制規(guī)律必須進(jìn)行模擬電路的修改，對結(jié)構(gòu)改變較大，而計(jì)算機(jī)控制則只需要對相關(guān)程序進(jìn)行修改。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)不再是連續(xù)控制而是離散控制，一個(gè)數(shù)字控制器就能實(shí)現(xiàn)分時(shí)控制而進(jìn)行多個(gè)控制。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能更為有效的實(shí)現(xiàn)一體化管理。

3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用類型分類

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要分為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)、監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、分級控制系統(tǒng)DES和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS。

在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)采集和處理數(shù)據(jù)，而直接控制。其作用主要是在生產(chǎn)過程中檢測、記錄和處理各個(gè)工藝變量，超出情況報(bào)警提示，對于此類變量還可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)分析和累計(jì)分析，分析出趨勢來給予操作者參考。

在直接數(shù)字控制系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)將按照控制規(guī)律運(yùn)算得到的結(jié)果輸送到被控對象，調(diào)整被控變量以符合相關(guān)指標(biāo)要求。相對于模擬系統(tǒng)的直接傳送，該系統(tǒng)的控制信號(hào)需要經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后輸出才能作用于驅(qū)動(dòng)裝置。鑒于計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大計(jì)算能力，很方便實(shí)現(xiàn)控制算法的改變。計(jì)算機(jī)進(jìn)行的控制需要較高的適應(yīng)性、實(shí)時(shí)性以及可靠性。

監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中通過對比既定的數(shù)學(xué)模型與實(shí)際工況來進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，獲得最佳優(yōu)化值通過數(shù)字控制系統(tǒng)來執(zhí)行。該系統(tǒng)主要任務(wù)是高級管理和控制，多采用較高檔的計(jì)算機(jī)以適應(yīng)大容量和強(qiáng)處理功能的要求。

DES在國內(nèi)多稱為集散控制系統(tǒng)，其為多級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以通信網(wǎng)絡(luò)連接過程監(jiān)控級和過程控制級，特點(diǎn)是組態(tài)方便、配置靈活，可實(shí)現(xiàn)分散控制、分級管理和集中操作。FCS是改進(jìn)DCS系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一和過高的系統(tǒng)成本而出現(xiàn)的新型分布式控制系統(tǒng)。隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的不斷提升，執(zhí)行器、傳感器都逐步向數(shù)字化演變，4 mA～20 mA模擬信號(hào)逐步被數(shù)字信號(hào)代替，現(xiàn)場總線為串行通信網(wǎng)絡(luò)，為雙線、全數(shù)字化的多站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，連接了控制設(shè)備與現(xiàn)場儀表。

4 計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的原理分析

在自動(dòng)控制誕生初，其調(diào)節(jié)主要是在反饋理論上實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)操作，多用于工業(yè)控制，隨著后期制造業(yè)的發(fā)展，自動(dòng)控制理論也得到了進(jìn)一步的完善，直到完整的自動(dòng)控制理論體系建立，其控制理論是在傳遞函數(shù)的基礎(chǔ)上得到，主要對線性定常數(shù)系統(tǒng)、單輸入-單輸出等問題進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析。

1）自動(dòng)控制系統(tǒng)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)各類控制就必須先連接控制裝置和控制對象，以一定的方式來形成有機(jī)整體。該系統(tǒng)中，被控梁為被控對象的輸出量，必須為控制的物理量，可設(shè)定為固定值，如壓力和溫度等?？刂蒲b置是一個(gè)機(jī)構(gòu)總體，能在不同方式、原理上控制被控對象，最基本的是在反饋控制原理下的反饋控制系統(tǒng)。

2）反饋控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，被控裝置是在控制裝置的控制下獲取反饋信息，對控制量和被控制量之間的偏差進(jìn)行修正，以到達(dá)控制的目的，這也是反饋控制的基本原理。以下為某典型的反饋模型：

該模型的公式為：

設(shè)定A值為5，開3次方

通過此方法就能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，在中出現(xiàn)偏大取值，通過計(jì)算后的輸出值會(huì)自動(dòng)調(diào)整變小，而中偏小的取值在計(jì)算后自動(dòng)調(diào)整而變大。

在科技不斷發(fā)展的推動(dòng)下，計(jì)算機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用變得更加高效實(shí)用，自動(dòng)控制也發(fā)展到了各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。同時(shí)，還需要從業(yè)人員共同努力，將自動(dòng)控制超低成本、高智能方向發(fā)展，保證工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量。

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