计算机控制技术07
《计算机控制技术》
《计算机控制技术》计算机控制技术的发展具有重要的实际意义。
它广泛应用于各个领域，如工业生产、交通运输、航空航天、军事防卫等。
在工业生产中，计算机控制技术可以自动化生产过程，提高生产效率和质量。
在交通运输中，计算机控制技术可以实现交通信号优化，提高交通流动性和安全性。
在航空航天和军事防卫中，计算机控制技术可以用于飞行器的导航和自动驾驶，以及武器系统的精确打击等。
计算机控制技术的核心是控制算法和控制系统。
控制算法是指根据系统的输入和输出关系，设计出一种数学模型来描述系统的动态特性，并通过计算机实现对系统的控制。
常见的控制算法有PID控制算法、模糊控制算法和神经网络控制算法等。
控制系统是指利用计算机作为硬件平台，将控制算法实现为软件程序，并与传感器、执行器等硬件设备相结合，构成一个完整的控制系统。
控制系统的主要功能是测量系统的实时状态，计算控制量，并输出给执行器来控制系统的运动。
计算机控制技术的研究内容主要包括控制算法设计、控制系统建模与仿真、控制系统优化等。
在控制算法设计方面，研究者通过数学建模和系统辨识技术，确定系统的数学模型，并设计出适应系统需求的控制算法。
在控制系统建模与仿真方面，研究者使用计算机软件，将控制系统的数学模型转化为计算机可执行的代码，并进行仿真实验，验证控制算法的有效性和性能。
在控制系统优化方面，研究者通过数学优化方法，对控制系统的参数和结构进行优化，以达到系统的最佳控制效果。
计算机控制技术的发展还面临一些挑战和难题。
首先，不同系统的控制特性各异，需要采用不同的控制算法和方法。
因此，如何根据系统特点选择合适的控制算法，是一个重要的课题。
其次，控制系统的实时性要求较高，需要在有限的时间内对系统进行测量、计算和控制。
因此，如何提高控制系统的实时性和响应速度，是一个需要解决的问题。
最后，控制系统的鲁棒性和稳定性也是一个需要考虑的问题。
不同系统在不同工况下，会出现参数变化、扰动干扰等情况，如何使控制系统具有较好的鲁棒性和稳定性，是一个需要解决的难题。
《计算机控制技术》课件
contents
目录
• 计算机控制技术概述 • 计算机控制系统组成 • 计算机控制系统的基本原理 • 计算机控制系统的设计方法 • 计算机控制系统的实现技术 • 计算机控制系统的应用实例
01
计算机控制技术概述
定义与特点
总结词
计算机控制技术的定义和特点
详细描述
计算机控制技术是指利用计算机对工业生产过程进行自动控制的技术。它具有 高精度、高效率、高可靠性的特点，能够实现生产过程的自动化、智能化和信 息化。
动控制。
监控软件
用于实时监控系统的运行状态 ，显示各种参数和数据，以及
进行故障诊断和报警等。
数据库软件
用于存储和管理各种数据，如 历史数据、实时数据等。
操作系统
提供计算机控制系统的运行环 境和基础服务。
人机接口
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界面设计
设计易于操作的人机界面 ，包括图形界面和文本界 面等。
交互方式
提供多种交互方式，如鼠 标操作、键盘输入等，方 便用户进行操作和控制。
常见的开环控制系统有步进电机 控制系统、温度控制系统等。
闭环控制系统
闭环控制系统是一种包含反馈环节的控制系统，通过检测系统输出结果，将检测结 果反馈给输入端，与输入信号进行比较，根据比较结果调整输入信号。
闭环控制系统的优点是能够实时调整系统输出，提高控制精度和稳定性，但结构相 对复杂。
常见的闭环控制系统有伺服电机控制系统、数控机床控制系统等。
自适应控制
通过调整控制器参数，使系统能够自动适应环境变化和不确定性， 保持最优性能。
鲁棒控制
设计具有鲁棒性的控制系统，使系统在存在不确定性和干扰的情况 下仍能保持稳定和良好的性能。
计算机控制技术
计算机控制技术计算机控制技术是一种非常重要的技术领域，它与计算机科学和工程学息息相关。
本文将就计算机控制技术的定义、应用领域、工作原理以及其在社会中的重要性展开讨论。
计算机控制技术简单来说是指通过计算机，对一些设备或系统进行控制和管理的技术。
计算机控制技术是近代科学技术的发展和应用，它与计算机科学、信息科学、自动控制理论等学科有着密切的联系。
同时，计算机控制技术广泛应用于各个行业和领域，如工业生产控制、交通运输控制、环境监测与控制、军事作战控制等。
在工业生产控制方面，计算机控制技术是实现工业自动化的重要手段。
通过搭载计算机控制系统，可以对工业生产中的各种设备和工艺进行精确的控制和监测，提高生产效率和质量，减少人力资源的浪费。
例如，在汽车制造业中，计算机控制技术可以自动化地控制整个生产线，实现汽车的快速生产和集中管理。
在交通运输领域，计算机控制技术也发挥着重要作用。
交通信号灯、地铁列车、高速公路收费系统等，都离不开计算机控制技术的支持。
计算机控制技术可以帮助交通管理部门对交通流量进行精确监测和管理，并根据实时情况调整红绿灯的时序，以减少交通拥堵，提高道路通行能力。
在环境监测与控制方面，计算机控制技术可以用于监测和控制大气质量、水质、土壤质量等环境因素。
通过搭载传感器和计算机控制系统，可以实时监测环境因素的变化，并及时采取相应的控制措施，保护环境和人民的健康。
例如，在一些污水处理厂中，计算机控制技术可以实现对污水处理过程的自动控制，有效提高污水的处理效率和水质的净化程度。
在军事作战控制方面，计算机控制技术在现代军事中起到了关键作用。
计算机控制系统可以用于军事装备和作战系统的控制和管理，实现敌情监测、指挥决策、武器装备控制等功能。
同时，计算机控制技术还可以用于军事仿真训练，提高军事人员的作战能力和实战经验。
总的来说，计算机控制技术是一种广泛应用的技术，它的重要性不言而喻。
通过计算机控制技术，可以实现对各种设备和系统的精确控制和监测，提高生产效率和质量，改善社会生活和环境质量，提高国家的竞争力和发展水平。
计算机控制技术知识点
计算机控制技术知识点计算机控制技术是指利用计算机进行控制的一种技术。
它通过编程和算法，将计算机作为控制器来实现对各种设备和系统的控制。
计算机控制技术在各个领域中得到广泛应用，如工业自动化、智能交通、航空航天等。
本文将从计算机控制技术的基本原理、控制方法和应用领域等方面进行介绍。
一、计算机控制技术的基本原理计算机控制技术的基本原理是利用计算机的处理能力和算法来实现对设备和系统的控制。
它的核心思想是将控制过程分解为一系列离散的控制步骤，通过计算机将这些步骤转化为指令，然后通过执行这些指令来实现对设备和系统的控制。
计算机作为控制器，通过不断地采集和处理传感器的信息，判断当前系统状态，并根据预先设定的控制策略生成相应的控制指令，从而实现对系统的控制。
二、计算机控制技术的控制方法计算机控制技术有多种控制方法，常见的包括开环控制、闭环控制和模糊控制等。
1.开环控制：开环控制是一种简单的控制方法，它通过预先设定的控制策略直接生成控制指令，不考虑系统的反馈信息。
这种控制方法适用于控制过程简单、稳定性要求不高的系统。
2.闭环控制：闭环控制是一种基于系统反馈信息的控制方法。
它通过采集传感器的反馈信息，与预期输出进行比较，然后根据差异生成控制指令。
闭环控制能够实时调整控制指令，使系统保持稳定并快速响应外部变化。
3.模糊控制：模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法。
它通过建立模糊规则库，将模糊的输入转化为模糊的输出，然后通过解模糊过程得到具体的控制指令。
模糊控制能够处理系统模型复杂或不确定的情况，具有较强的鲁棒性。
三、计算机控制技术的应用领域计算机控制技术在各个领域中得到广泛应用。
1.工业自动化：计算机控制技术在工业生产中起到重要作用。
它可以实现对生产过程的自动化控制，提高生产效率和质量。
通过计算机控制技术，可以实现对各种工业设备的自动控制，如机械臂、数控机床、流水线等。
2.智能交通：计算机控制技术在交通领域中的应用越来越广泛。
什么是计算机控制技术
一、什么是计算机控制技术计算机控制技术跟其它计算机技术是截然不同的，主要是学习使用计算机完成工业设备的自动控制技术，包括顺序控制、逻辑控制、变量参数控制、智能控制等。
打个比方，如果给锅炉（或化工厂中的反应容器）加温，你要将水控制在80度，你就可以在锅炉上安装一个温度变送器，通过温度变送器将检测的温度传送给计算机，通过一个比较器如果水温低于80度，计算机就会向加热器发出指令，加热水，如果高于80度，计算机就会将加热器断开，实现温度控制。
当然，也可以将反应容器中的压力、液位，管道中的流量等参数传给计算机，通过计算机实现对温度、压力、液位、流量的综合控制。
二、社会需求随着工业控制实现智能化，计算机广泛的应用到了工业的控制上，而具有工业现场维护智能控制设备的人员奇缺，因此懂得控制的人员，尤其是计算机控制的人员得到企业的广泛需求，我院的（工业）计算机控制技术就是因此而设置。
学生在企业中从事计算机控制相关的技术工作，应具备计算机控制系统的安装调试、维护维修、常规管理以及智能设备的调试维修、技术服务、智能信息处理等工作的能力。
该专业的毕业生就业前景广阔，找工作很容易。
三、主要从事岗位在化工、医药、钢铁、电力等行业从事计算机控制技术员、仪器仪表维修工、工作站操作员、设备管理员、智能设备售后服务员，电子电气设备的控制、使用、安装调试、技术管理与维护工作，车间管理人员。
四、实验实训条件电工实训室、模拟电子实训室、数字电子实训室、单片机实训室、可编程控制器实训室、变频器实训室、DCS集散控制实训室等及多个校外实训基地。
其中,集散控制(DCS)实训室采用工程实际应用的产品，与工程应用紧密结合，学生毕业后可直接从事该项工作。
五、考证计算机证书、英语证书、维修电工高级证书、微机硬件维修工程师证书、自动化工程师证书。
六、分配情况，工资待遇社会需求较大，因此就业机会很多。
实习期一般在1600元以上,转正后在2000元以上。
七、核心课程集散控制技术、工业计算机控制技术、电气控制技术、可编程控制器、组态软件、计算机维护、智能仪器仪表、现场总线及应用技术。
计算机控制技术课程讲义讲解课件
智能家居控制系 统
总结词
智能家居控制系统是计算机控制技术在家庭生活中的应用， 通过智能家居设备和互联网技术实现对家庭环境的智能化管 理和控制。
详细描述
智能家居控制系统利用传感器、控制器和执行器等设备，实 现对家庭照明、空调、门窗、安防等系统的智能化管理，提 高居住舒适度和便利性。常见的智能家居控制系统包括智能 音箱、智能插座和智能门锁等。
传感器
输入输出接口
根据控制信号执行相应的动作， 如电机、阀门等。
检测被控对象的参数，如温度、 压力、流量等，并将检测到的 信号转换为电信号传送给控制 器。
连接控制器与外部设备，实现 数据交换和控制信号的输出。
软件组成
控制算法
根据被控对象的数学模型和性能要求， 设计合适的控制算法，如PID控制、 模糊控制等。
交通控制系 统
总结词
交通控制系统是计算机控制技术在交通管理中的重要应用，通过信号灯、监控 设备和控制系统实现对交通流量的智能化管理和优化。
详细描述
交通控制系统利用传感器、摄像头和信号灯等设备，实现对交通流量的监测、 控制和优化，提高道路通行效率和安全性。常见的交通控制系统包括智能信号 灯控制系统、交通监控系统和交通诱导系统等。
智能家居
实现家庭设备的智能化控制，提高生活便利性和 舒适度。
交通管理
实现交通信号的智能化控制，提高交通效率和安 全性。
医疗设备
实现医疗设备的自动化控制，提高医疗效率和诊 断精度。
02
计算机控制系统组成
硬件组成
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04
控制器
负责接收输入信号，根据程序 要求产生控制信号，驱动执行 机构。
执行机构
开环控制系统的优点是结构简单，不存在稳定性问 题，但抗干扰能力较弱。
计算机控制技术7-5
• 基本控制器：集散控制系统的最基本的单元，采用总线结构
第五节 集散控制系统简介 二、集散控制系统的组成
• 基本控制器：集散控制系统的最基本的单元，采用总线结构
第五节 集散控制系统简介 二、集散控制系统的组成
• 基本控制器：集散控制系统的最基本的单元，采用总线结构
– 基本控制器有两种形式 • 以模拟控制为主，带有简单的程序控制功能 • 以顺序控制、程序控制为主，兼有模拟控制功能 • 一般集散控制系统中通常是两种形式的基本控制器混用， 都挂在高速数据通道上。 基本控制器具有如下特点： – 基本控制器是一个微机小系统，带有固化软件，除监控程序 外，固化有多种标准算法。 – 算法可以组态，形成相对高级的控制算法。
第五节 集散控制系统简介 一、集散控制系统的产生及发展
• 集散控制系统（分散或分布式控制系统）DCS
– 在网络通信技术，CRT显示技术和过程控制技术基础上发展 起来的
• 集散控制系统的产生及发展
– 1）产生 – 2）发展
第五节 集散控制系统简介 一、集散控制系统的产生及发展
• 集散控制系统的发展方向
第五节 集散控制系统简介 二、集散控制系统的组成
• CRT操作站：
– 是显示操作装置，是人-机接口，实现对整个工艺过程、整个 工厂的系统组态和运行状态的监视和操作等人机交互功能。
计算机控制技术第七章 控制网络技术(二)概要
WorldFIP
CAN Interbus-S
WorldFIP
SERCOS
ASI
SERCOS
PROFIBUS-DP PROFIBUS-FMS／PA Device Net P-NET
Sensorplex
SDS
CC-Link
IEC 61158／ISA SP50.02
Foundation Fieldbus
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Tianjin University of Technology and Education
（1）Profibus
（Process Field Bus）主要由德国西门子公司支持，是按照 ISO/OSI参考模型制订的现场总线德国国家标准。Profibus由 三部分组成，即Profibus-FMS（Fieldbus Message Specification）现场总线报文规范、Profibus-DP （Decentralized Periphery-Distributed Control）及ProfibusPA（Process Automation）。其中，FMS主要用于非控制信 息的传输，PA主要用于过程自动化的信号采集及控制， Profibus-DP是制造业自动化主要应用的协议内容，是满足用 户快速通信的最佳方案，传输速度为12Mb/s。扫描1000个I/O 点的时间少于1ms。
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Tianjin University of Technology and Education
7.2.1
现场总线技术简介
IEC（International Electrotechnical Commission，国际电工技术委员会）将现 场总线（Fieldbus）定义为：安装在制造 或过程区域的现场装置之间、以及现场装 置与控制室内的自动控制装置之间的数字 式、串行、双向和多点通信的数据总线。 以现场总线为基础发展的全数字控制系统 称为FCS。
《计算机控制技术》课件
《计算机控制技术》课件计算机控制技术是一门研究计算机在控制系统中应用的学科，其研究内容主要包括计算机控制系统的设计、优化和应用等方面。
随着计算机技术的不断发展和应用，计算机控制技术已成为现代工业控制领域中不可或缺的关键技术之一。
一、计算机控制技术的发展概述随着计算机技术的飞速发展，计算机控制技术也得以快速发展。
从早期的计算机控制系统，如总线控制技术、时分多路复用控制技术，到现代智能化控制系统，如模糊控制技术、神经网络控制技术、遗传算法控制技术等，计算机控制技术在工业控制领域中起到了举足轻重的作用。
二、计算机控制系统的基本组成计算机控制系统的基本组成包括三个部分：计算机控制器、执行机构和控制对象。
其中，计算机控制器主要由计算机、I/O设备和接口电路组成；执行机构包括驱动器、电机、气动元件等；控制对象则是需要进行控制的物理过程或系统，如机械、化工、电力等。
三、计算机控制系统中常用的控制算法1. 比例积分微分控制算法（PID）PID控制算法是计算机控制系统中最常用的控制算法之一，其根据当前误差、误差变化率和误差积分值计算控制量，以达到控制系统的稳定性和响应速度等要求。
2. 模糊控制算法模糊控制算法是一种智能化控制算法，其根据模糊推理技术将模糊的输入变量转化为精确的输出变量，以实现对控制对象的精准控制。
3. 神经网络控制算法神经网络控制算法是一种基于神经网络技术的控制算法，其利用神经网络模拟人类大脑的工作方式，以实现对控制对象的自适应控制和非线性控制。
四、计算机控制技术在工业领域中的应用案例1. 汽车制造在汽车制造领域，计算机控制技术主要应用于机器人控制、汽车零部件生产线控制和汽车整车生产过程控制等方面。
通过计算机控制系统的精准控制，汽车制造企业可以提高生产效率，降低生产成本，提高产品质量和稳定性。
2. 机床制造在机床制造领域，计算机控制技术主要应用于数控机床和智能化机床控制方面。
通过计算机控制系统的精准控制，机床制造企业可以实现对机床加工过程的自动化和智能化控制，提高加工精度和生产效率。
《计算机控制技术》PPT课件
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PCI总线：在CPU和外设间插入协调数据传输的 管理层，提供一致的总线接口，形成了开放的 局部总线标准，而不依赖于CPU芯片。工作频率 33MHz，PCI总线的数据宽度为32位和64两种， 数据传输率分别为133Mbps和266Mbps，PCI Express数据传输率可以达到8Gbps。
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• （4）分散型控制系统
• （Distributed Control System-DCS)
• DCS采用分散控制，集中操作，分级
管理，分而自治和综合协调的设计原则， 把系统从上到下分为分散过程控制级、 集中操作监控级、综合信息管理级，形 成分级分布式控制。
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• （5）现场总线控制系统
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3. 基于PC总线的工业控制机常见类型 ISA 总线工控机
PCI 总线工控机
PC104 总线工控机：总线与ISA兼容的基础 上缩小模板尺寸，降低功耗，满足嵌入式系 统的要求。有104条信号线，模板尺寸为3.6 in×3.8 in (90mm×96mm)，可以层叠。
CompactPCI工控机：PCI总线＋欧式插卡结 构。
第一章 绪论
一.计算机控制系统概论 二.工业控制机的组成结构及特点 三.计算机控制系统的发展概述 •
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一 计算机控制系统概论
1.计算机控制系统及其组成 图示计算机控制系统就是利用计算机(通常称为工业控 制计算机,简称工控机)来实现生产过程自动控制的系统。 偏差 控制量
给定量 + r-
e
u
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二.工业控制机的组成结构及特点