数控技术与数控机床的基本概念
数控加工技术概述
刀架）； ➢铣镗钻磨复合—复合加工中心（ATC，动力磨头）； ➢可更换主轴箱的数控机床—组合加工中心；
1.2 数控机床的产生与发展
۞控制智能化
随着人工智能技术的不断发展，并为满足制 造业生产柔性化、制造自动化发展需求，数控 技术智能化程度不断提高，具体体现在以下几 个方面：
3. 数控加工编程基础
３.1 机 床 坐 标 系
３.1.1 机床坐标系和主运动方向 1．标准坐标系的规定
对数控机床中的坐标系和运动方向的命名，ISO标准和我 国JB3052—82部颁标准都统一规定采用标准的右手笛卡儿直 角坐标系，一个直线进给运动或一个圆周进给运动定义一个 坐标轴。
(3)由于机床自动化程度大大提高，减轻了工人劳动强度， 改善了劳动条件
(4)加工能力提高，应用数控机床可以很准确的加工出曲线、 曲面、圆弧等形状非常复杂的零件，因此，可以通过编写 复杂的程序来实现加工常规方法难以加工的零件
1.5 数控系统的组成
现 代 数 控 机 床 一 般 由 数 控 装 置 (NC unit) 、 伺 服 系 统 (servo system) 、 位 置 测 量 与 反 馈 系 统 (feedback system)、辅助控制单元(accessory control unit)和机 床主机(main engine)组成，下图是各组成部分的逻辑结 构简图：
2.6 数控加工原理（续）
•当 F>0 时 ， NC 发 出 移 动 微 指 令 ， 使 控 如 如制何图轴确所向定示控，+制刀X轴具方X由、向OZ至移的A走，动向直一呢线？个OA是步其长理论；轨迹。 •当用F逐<点0比时较，法：N每C走发一出步与移理动论轨微迹指比较令一，下，使 控从制而轴确向定下+一Z步方的向走移向。动一个步长； •当起 于F点是=坐直0标线时（OA，0的，方可0程）以，为规终：点 X定/Z坐=NX标eC/（Z使eXe;,控Ze）制轴向 + X即或：+ZXeZ-方XZe向=0;移动一个步长 这 ① ②样可若 若点点以（（不XX,,ZZ断））在在地直 直趋线 线向上 下方 方终， ，点则 则： ：，ZZ图XXee--中XXZZee，><00;;带 箭 于头是的：折取F线=ZX轨e-X迹Ze是, 机床实际运动的插 补 在 由轨N插迹C判补，断运F算直的过符线程号O中。，A控是制理轴论每移轨动迹一，步之由前于，插先 补运算所取的步长很小，所以可以近 似地认为插补轨迹就是直线OA的理论
数控技术主要概念
数控技术主要概念一、数控技术概述数控技术（Numerical Control, NC）是把数字控制系统应用于机床、仪器仪表等设备上的一种现代制造技术。
它是以数字信号形式控制机床等设备运动的一种自动化系统，利用计算机数控程序进行控制，实现自动化计算、运算和控制过程。
数控技术可以提高加工精度、降低零件自重和耗时、增强设备的灵活性和可靠性，从而提高生产效率和降低成本。
二、数控技术的基本要素1.数控机床数控机床是数控技术的核心。
它是将数控系统应用于机床制造中的一种特殊机床。
数控机床首先需具备常规机床的功能，如切削、钻孔、铣削、车削等，而且能够接受由计算机输出的数字控制指令，实现运动轨迹的精确控制。
数控机床的主要优点在于控制精度高、加工速度快、可编程性强、重复性好、操作简便等，广泛应用于各个生产领域。
2.数控系统数控系统是一套完整的自动化控制系统，由数控设备、计算机、输入设备、输出设备和控制器等组成。
数控系统可以通过计算机编程来实现机床的自动化控制，确保其运行精度和稳定性。
数控系统的常见类型有独立式数控系统、组合式数控系统、网络式数控系统等。
3.数控程序数控程序是指用程序语言对机床的加工流程、加工轨迹等进行编程的过程。
其目的是将产品的图形设计从计算机转化为数学模型，计算出机床的加工轨迹，使机床按照程序指令进行加工。
数控程序具有高度的可编程性，改变程序代码可以随时改变机床加工的形态。
4.数学模型数学模型是数控程序的基础，是将产品数字化后所得到的图形G代码进行转换所形成的三维模型。
数学模型中包含了产品的各种参数、材质和形态，是数控机床进行加工时所需的基础数据。
数学模型的建立可以通过CAD软件进行，也可以使用扫描仪将实物扫描为数字信号后进行建模。
三、数控技术的优点1.提高生产效率数控技术实现了机床的自动化、智能化，可以通过计算机编程精确控制工件的加工流程，提高加工效率和质量。
2.提高加工精度采用数控技术可以实现对机床各轴运动的精确控制，从而保证了加工精度、稳定性和一致性。
1.1 数控技术的发展
数控技术的发展一、数控技术的基本概念自从上20世纪中叶数控技术创立以来，它给机械制造业带来了革命性的变化，数控技术是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的物质手段；是国家的战略技术，基于它的相关产业是体现国家综合国力水平的重要基础性产业。
机床数控技术：“用数字化信息对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法”。
数控机床是采用了数控技术的机床。
数控机床是一个装有程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用代码，或其它符号编码指令规定的程序。
二、数控技术的产生1.世界上第一台数控机床世界上第一台数控机床于1952年诞生，美国麻省理工学院为一台立式铣床装上了一套采用电子管元件的数控装置，成功地实现了同时控制三轴的运动，而这台机床则被认为是世界上第一台数控机床。
2.数控技术发展的几个重要阶段第一代数控（1952-1959年）：采用电子管构成的硬件数控系统；第二代数控（1959-1965年）：采用晶体管电路为主的硬件数控系统；第三代数控（1965年开始）：采用小、中规模集成电路的硬件数控系统；第四代数控（1970年开始）：采用大规模集成电路的小型通用电子计算机数控系统；第五代数控（1974年开始）：用微型计算机控制的系统；第六代数控（1990年开始）：采用工控PC机的通用CNC系统。
三、数控技术的发展趋势数控技术不仅给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。
尽管十多年前就出现了高精度、高速度的趋势，但是科学技术的发展是没有止境的，高精度、高速度的内涵也在不断变化，目前正在向着精度和速度的极限发展。
从目前世界上数控技术发展的趋势来看，主要有如下几个方面：1.机床的高速化、精密化、智能化、微型化发展随着汽车、航空航天等工业轻合金材料的广泛应用，高速加工已成为制造技术的重要发展趋势。
高速加工具有缩短加工时间、提高加工精度和表面质量等优点，在模具制造等领域的应用也日益广泛。
数控车床教学课件
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（1）程序停止 指令：M00 功能：执行完包含M00的程序段后，机床停止自动运行，此 时所有存在的模态信息保持不变，用循环启动使自动运行重 新开始。 （对于Fanuc系统，M00为程序无条件暂停指令。程序执行到 此进给停止，主轴停转。重新启动程序，必须先回到JOG状 态下，按下CW（主轴正转）启动主轴，接着返回AUTO状态 下，按下START键才能启动程序。） （2）程序计划停止 指令：M01 功能：与M00类似，执行完包含M01的程序段后，机床停止 自动运行，只是当机床操作面板上的任选停机的开关置1时， 这个代码才有效。 M00和M01常常用于加工中途工件尺寸的检验或排屑。
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数控车床的机床坐标系机床原点O与机械原点O′的关系
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3、工件坐标系、程序原点
工件坐标系是编程人员在编程时使用的，编程人员选 择工件上的某一已知点为原点（也称程序原点），建立一个 新的坐标系，称为工件坐标系。工件坐标系一旦建立便一直 有效，直到被新的工件坐标系所取代。 工件坐标系的原点选择要尽量满足编程简单，尺寸换算 少，引起的加工误差小等条件。一般情况下，程序原点应选 在尺寸标注的基准或定位基准上。对车床编程而言，工件坐 标系原点一般选在工件轴线与工件的前端面、后端面、卡爪 前端面的交点上。 工件原点的设置一般遵循以下原则： 与设计基准或装备基准重合，以利于编程； 尽量选在尺寸精度高、表面粗糙度值小的工件表面； 最好选在工件的对称中心上； 要便于测量和检测。
程 O1000 N01 G00 X50 Z100; N10 G01 U100 W500 F150 S300 M03; N…… N200 M30 ; 序
程序段 指令字
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1、程序的文件名（程序名）
格式：O _ _ _ _ 说明： 1) ‘O’：文件名首字母，后面必须有四位数字
数控技术的概念
数控技术的概念及关键概念1. 概念定义数控技术（Numerical Control，简称NC）是一种基于数字化技术和计算机控制的自动化加工技术，通过预先编程的方式，将加工工艺参数转换为机床运动轨迹和操作指令，实现对工件进行精确、高效的加工。
2. 关键概念2.1 数控系统数控系统是数控技术的核心。
它由硬件和软件两部分组成。
硬件包括数控设备、伺服驱动系统、传感器等；软件包括编程系统、操作界面、运动控制算法等。
数控系统负责接收用户输入的加工要求和参数，并将其转化为机床运动轨迹和指令发送给执行部件。
2.2 数控编程数控编程是将加工要求和参数转化为机床能够识别和执行的指令序列的过程。
传统的数控编程使用G代码（国际通用标准）或M代码（机床厂商定义）进行描述。
随着计算机技术的发展，现代数控编程已经实现了CAD/CAM集成，可以通过图形界面进行可视化编程。
2.3 数控加工数控加工是指利用数控技术对工件进行切削、成形等加工操作的过程。
相比传统的手工操作或传统机械加工，数控加工具有高精度、高效率、重复性好等优点。
常见的数控加工包括铣削、钻孔、车削、镗削等。
2.4 数控机床数控机床是实现数控加工的关键设备。
它由运动系统和执行系统组成。
运动系统包括主轴、进给轴等，负责实现机床的运动；执行系统包括伺服驱动器、电机等，负责将指令转化为实际的运动。
2.5 自动化与智能化数控技术作为一种自动化加工技术，可以大大减少人力投入，提高生产效率和产品质量。
随着人工智能技术的发展，数控技术也逐渐向智能化方向发展，如自适应切削、自学习优化算法等。
3. 重要性及应用3.1 提高生产效率相比传统机械加工，数控技术具有高效率的优点。
数控机床可以实现多轴协同运动、高速切削等功能，大大提高了加工效率，缩短了加工周期。
3.2 提高产品质量数控技术能够实现高精度的加工，保证产品的尺寸精度和表面质量。
通过数控编程和仿真，可以在加工前模拟和优化加工过程，减少误差，并提前发现潜在问题。
30455数控机床考点复习整理
第一章绪论考核知识点与考核要求一.机床数控技术的基本概念识记：数控机床的工作流程：1.数控加工程序的编制（根据零件的图样规定的零件的形状、尺寸、材料、技术要求确定零件的工艺过程、工艺参数、几何参数，然后根据规定的代码和程序格式编程）2.输入（把零件程序、控制参数、补偿数据输入到数控装置中去，工作方式：边加工变输入、一次性将整个零件程序输入）3.译码4.刀具补偿（作用：把零件轮廓轨迹换成刀具中心轨迹运动，加工所要求的零件轮廓。
包括：刀具半径补偿&刀具长度补偿）5.插补（作用：控制加工运动，使刀具相对于工件做出符合零件轮廓轨迹的相对运动，只有辅助功能完成后才允许插补）6.位置控制和机床加工（在每个采样周期内，将插补计算出的指令位置与实际反馈位置相比较，用其差值控制伺服电机，使运动部件带动工具相对于工件进行加工）理解：数字控制以及数控技术的概念。
1.数字控制：利用数字化的信息对机床的运动及加工过程进行控制的一种方法。
用数控技术实施加工控制的机床称为数控机床2.数控系统包括：数控装置、可编程控制器、主轴驱动、进给装置二、数控机床的组成和分类1.输入输出设备(实现程序编制、程序和数据的输入以及显示、存储和打印)2.数控装置<机床控制器>（接受来自输入设备的程序和数据，并按输入信息要求完成数值计算、逻辑判断和输入输出控制功能），机床控制器的作用：实现对机床辅助功能M、主轴功能S、刀具功能T的控制。
补偿包括：刀具半径补偿、刀具长度补偿、传动间隙补偿、螺距误差补偿3.伺服系统（接受数控装置的命令，驱动机床执行机构运动的驱动部件）4.测量反馈装置（检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置构成闭环控制系统）5.机床本体（用于完成各种切削加工的机械部分）a)点位控制数控机床b)直线控制数控机床简易数控车床、简易数控铣床，一般有2~3个可控制轴，但同时可控制的只有一轴。
c)轮廓控制数控机床功能、刀具补偿功能等，有数控车床、车削中心、加工中心d)开环控制数控机床（用于经济型中小型数控机床）e)闭环控制数控机床。
数控技术的基本概念
（四）计算机数控系统
计算机数控系统（Computerized
Numerical Control System）由装有数
控系统程序的专用计算机、输入输出
设备、可编程序控制器（PLC）、存储
器、主轴驱动及进给驱动装置等部分
组成，习惯上称为CNC系统。
（五）数控程序
输入数控系统中的、使数控机床
执行一个确定的加工任务的、具有特
作业： 术语说明： NC CNC 数控程序 数控编程 数控加工
小型计算机、微处理器和基于工控PC机的通用
CNC系统。
第一台数控机床：1952年 美国麻省理工学院
数控铣床
参考资料：
美国是1952年生产出世界上第一台数控机床， 日本、德国和前苏联是1956年生产出第一台数 控机床，我国在1958年由清华大学研制出了第 一代电子管式数控铣床，1964年北京第一机床 厂生产了以晶体管型的数控系统用于数控机床， 1975年前后我国也研制了数控加工中心。
• （二）、数控机床
•
数控机床（NC Machine）就是采
用了数控技术的机床，或者说是装备
了数控系统的机床。
（三）、数控系统
第一阶段为NC阶段，即逻辑数字控制阶段，
又称硬件数控。其发展经历了三个时代，即电子管
时代、晶体管时代和小规模又称计算机软件数控。其发展经历了三个时代，即
定代码和其它符号编码的一系列指令，
称为数控程序（NC Program）或零件
程序（Part Program）。
（六）数控编程
生成用数控机床进行零件加工的
数控程序的过程，称为数控编程。
（NC Program）
（七）、数控加工
根据零件图样及工艺要求等原始条 件编制零件数控加工程序，输入数控 系统，控制数控机床中刀具与工件的 相对运动，从而完成零件的加工。
数控技术概念
数控技术概念数控技术概念一、数控技术的定义数控技术是指利用计算机或专用的数控系统，通过对工件加工过程中各种参数进行数字化、编程和自动控制，实现加工过程的自动化和高效化。
二、数控技术的发展历史1. 20世纪50年代初，美国MIT研制出第一台数控铣床。
2. 20世纪60年代初，我国开始引进和研制数控技术。
3. 20世纪70年代，数控机床逐渐普及，并开始应用于航空、航天、国防等领域。
4. 20世纪80年代至90年代初期，随着计算机技术和数字信号处理技术的发展，数控技术得到了进一步提升和应用。
5. 当前，随着人工智能、大数据等新兴科技的发展，数控技术正在不断向智能化方向发展。
三、数控机床的分类1. 根据加工方式分类：包括铣床、车床、钻床等。
2. 根据运动方式分类：包括立式、卧式、龙门式等。
3. 根据控制系统分类：包括伺服控制、步进控制、直接数字控制等。
4. 根据加工精度分类：包括高精度数控机床和普通数控机床。
四、数控编程语言1. G代码：用于指定加工轨迹和刀具运动路径。
2. M代码：用于指定机床的辅助功能，如冷却、换刀等。
3. T代码：用于指定刀具编号和刀具参数。
4. S代码：用于指定主轴转速。
五、数控技术的优点1. 加工精度高，重复性好。
2. 生产效率高，能够实现自动化生产。
3. 可以加工复杂形状的零件，提高了生产的灵活性和多样性。
4. 可以减少人力投入，降低成本，提高经济效益。
六、数控技术的应用领域1. 机械制造行业：包括汽车、航空航天、船舶等领域。
2. 电子行业：包括手机、电脑等电子产品的加工生产。
3. 医疗器械行业：包括手术器械等医疗设备的生产。
4. 交通运输行业：包括铁路、地铁等交通设备的制造。
七、数控技术的发展趋势1. 数字化：数控技术将更加数字化，实现更高效的生产。
2. 智能化：数控机床将更加智能化，实现自主学习和智能决策。
3. 网络化：数控机床将与互联网进行深度融合，实现远程监控和管理。
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可编 程控 制器
5
主轴进 给及驱 动装置
数字控制系统的组成
A
•4
明德 砺志 博学 笃行
数字控制系统的控制过程可分为三部： 1.实时采集数据。对被控对象的被控参数进行实时
检测，同时传送给计算机进行处理。
2.实时决策。对采集到的被控参数的状态量进行
分析，并按照某种控制算法计算出控制量，决定下一
具有高度柔 性
A
加工精度高
B
加工质量稳 定、可靠
C
生产率高
D
改善劳动条 件
E
利用生产管 理现代化
F
A
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明德 砺志 博学 笃行
1
在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、 信息处理、自动检测、自动控制等高新技术与一体，具有高精度、 高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、 智能化起着举足轻重的作用。
A
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插补分类：
（1）根据数学模型分类
明德 砺志 博学 笃行 直线插补
插补
圆弧插补 抛物线插补
螺旋线插补
A
•16
（2）根据插补算法形式：
脉冲增量 插补算法
插补
数据采样 插补算法
A
明德 砺志 博学 笃行
1.数字脉冲乘 法器插补法
2.逐点比较法 3.数字积分法 4.矢量判别法 5.比较积分法 6.最小偏差法
数控机床在机床控制中的广泛应用，形成了数 控技术的发展的主流--机床数控技术和机床数控 系统。
机床数控系统能够逻辑的处理使用号码或者气 体符号编码指令规定的程序，能够自动完成机床 加工信息的输入、译码、运算，从而控制机床的 运动和加工过程。
A
•8
明德 砺志 博学 笃行
数控机床与传统机床相比，具有以下一 些特点：
A
•19
明德 砺志 博学 笃行
谢谢大家！
A
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行脉冲分配
•12
数控车床工件
明德 砺志 博学 笃行
数控铣床工件
工五 件轴
数 控 加 工
A
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明德 砺志 博学 笃行
插补计算
一般的数控系统均能根据被加工工件的轮廓形状信息 (如直线的始点和终点坐标、圆弧的始点和终点坐标及半径 等)自动计算确定各坐标轴应移动的最小单位个数和动点坐 标(称为插补计算)，并对各坐标轴进行脉冲分配(脉冲个数 和运动控制信息的顺序分配)，通过伺服系统控制各坐标轴 按要求的规律运动。
2
数控机床是20世纪50年代以来发展起来的具有广阔前景的 新型自动化机床，它综合了计算机技术、自动控制、精密 检测和精密制造等方面的科技成果，是机电一体化的典型 产品。
A
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明德 砺志 博学 笃行
二、机床数控基本原理
数控机床的工作原理是：根据被加工零件图样进行工 艺分析，编写加工程序，将加工程序输入数控装置中完成 轨迹插补运算，控制机床执行机构的运动轨迹，加工出符
1.直接函数 法 2.扩展数字 积分法等
•17
明德 砺志 博学 笃行
根据给定的信息进行数字计算，在计算过程中 不断向各个坐标发出相互协调的进给脉冲，使 被控机械部件按指定的路线移动，对于任意曲 线，一般可以利用数控系统直线插补和圆弧插 补功能进行近似加工。
直线差补 A
圆弧差补
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明德 砺志 博学 笃行
合零件图要求的工件。
A
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数控加工过程：
按规定的代 码和格式编 写成加工程
序。
明德 砺志 博学 笃行
通过伺服系统 控制各坐标轴 按要求的规律
运动
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零件加工轮 廓的几何信 息和工艺信 息数字化
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数控系统均能根据被加工工 件的轮廓形利用直线插补功能加工曲线 加工时，只要事先确定各节点坐标并输人数控系统,系统 利用其直线插补功能就可自动完成该曲线轮廓的(直线逼 近)加工。
当被加工轮廓曲线精度要求较高时，则可利用圆弧插补 功能进行圆弧逼近曲线加工。对于某些具有抛物线插补、 螺旋线插补等一次曲线高次丽数插补功能的系统，其曲 线逼近的方法选择余地更大，能达到的加工精度也更高。
实现系统控制的，并不断地对系统进行校正以达 到所需的动态特性。
3.复杂计算。计算机具有快速实现复杂计算的功
能，因而可以实现系统的最优控制、自适应控制 等高级控制功能和多功能计算调节。
A
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明德 砺志 博学 笃行
2 数控机床
定义：应用数控技术或装有数控系统的机床简称 为数控机床。
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明德 砺志 博学 笃行
数字程序控制系统（Numerical Control Systems， NCS），是指用代表加工顺序、加工方式和加工参 数的数字码作为控制指令的数字控制系统。
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明德 砺志 博学 笃行
它由程序输入、输出设备、计算机数字控制装置、可 编程控制器、主轴进给及驱动装置等组成。
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程序 输入
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输出 设备
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明德 砺志 博学 笃行
1.1数控技术与数控机床的 基本概念
姓名：王智博 学号：1808020101
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目录
明德 砺志 博学 笃行
• 一 、数控机床和机床数控技术 • 二 、机床数控基本原理
A
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明德 砺志 博学 笃行
一、数控技术和机床数控技术
1.基本概念
数字控制(Numerical Control, NC)，数字化信息 实现电气传动件控制的一种方法，是近现代发展 起来的一种自动控制技术。
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明德 砺志 博学 笃行
无论是数控系统的自动插补计算，还是利用直 线、圆弧或高次函数来逼近曲线加工时的各节点坐 标确定，实际上都是在被加工轨迹曲线上的已知点 之间进行数据密化工作，这种坐标点“密化计算” 统称为插补。
数控系统所具备的自动插补能力的大小关系到数 控机床的加工能力，自动插补能力越强,工件在机床 上的数控成形方法越简单,加工复杂型面工件的能力 越强，加工前期编程计算准备工作量越小。
步的控制过程。
3.实时控制。根据决策实时地向执行器发出控制信
号。
A
•5
明德 砺志 博学 笃行 数字控制系统的主要作用如下：
1.信息处理。对于复杂控制系统，输入信号和根
据控制算法要求对误差进行计算时的计算量很大， 采用模拟解算装置达不到所需精度，需要计算机 处理。
2.实时控制。计算机控制系统是通过软件程序来