篇一：计算机控制技术的应用
HEIFEI UNIVERSITY
微型计算机控制技术报告
题目
班级
姓名
学号指导 老师
目录
目录................................................................................................................................ 1
1.计算机控制系统组成................................................................................................ 2
1.1硬件部分.......................................................................................................... 2
1.2 软件部分......................................................................................................... 2
2.计算机控制系统的特点............................................................................................ 3
3.计算机控制系统的控制过程.................................................................................... 3
4.计算机控制系统的过程.................................................................................... 3
4.1系统方案设计.................................................................................................. 3
4.2控制任务.......................................................................................................... 4
4.3软件设计.......................................................................................................... 4
4.4现场安装调试.................................................................................................. 4
4.5计算机的控制系统.......................................................................................... 4
5.应用............................................................................................................................ 4
5.1计算机控制在水泥厂的应用........................................................................... 4
5.2计算机控制技术在自动化生产线上的应用................................................... 5
5.3竖炉球团计算机控制系统............................................................................... 6
5.4自适应模糊控制在空气球运动系统中的应用............................................... 7
6.总结............................................................................................................................ 8
参考文献........................................................................................................................ 8
1
计算机控制技术的应用
摘要：
随着科学技术的发展，人们越来越多的用计算机来实现控制。近年来，计
算机技术、 自动控制技术、检测与传感器技术、CRT显示技术、通信与网络技
术和微电子技术的高速发展，给计算机控制技术带来了巨大的发展，因此，设计
一个性能良好的计算机控制系统是非常重要的。计算机控制系统包括硬件、软件
和控制算法3个方面，一个完整的设计还需要考虑系统的抗干扰性能，使系统能
长期有效地运行。本文的主要目的就是在浅析计算机控制技术原理的同时，对计
算机控制系统的发展趋势进行描述。
本文由四个部分组成，在初步介绍计算机控制系统之后，分别介绍计算机控
制技术的特点和基本设计过程。对计算机控制技术的应用进行综述。
关键词：计算机控制技术；原理；应用
正文：
1.计算机控制系统组成
计算机控制系统的组成计算机控制系统由硬件和软件两大部分组成。而一个
完整的计算机控制系统应由下列几部分组成：被控对象、主机、外部设备、外围
设备、自动化仪表和软件系统。
1.1硬件部分
计算机控制系统的硬件构成将自动控制系统中的控制器的功能用计算机来
实现，就组成了典型的计算机控制系统。
计算机控制系统由计算机(工业控制机)和生产过程两大部分组成。工业控制机是
指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两部分。生
产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置。
1.2 软件部分
软件系统是控制机不可缺少的重要组成部分。只有在适当的软件系统支持
下，控制视才能按设计的要求正常地工作。控制机的软件系统包括系统软件和应
2
用软件两大类。系统软件是用于计算机系统内部的各种资源管理、信息处理相对
外进行联系及提供服务的软件。例如操作系统、监控程序、语言加工系统和诊断
程序等。应用软件是用来使被控对象正常运行的控制程序、控制策略及其相应的
服务程序。例如过程监视程序、过程控制程序和公用服务程序等。应用软件是在
系统软件的支持下编制完成的，它随被控对象的特性和控制要求不同而异。通常
应用软件由用户根据需要自行开发。随着计算机过程控制技术的日趋成熟，应用
软件正向标准化、模块化的方向发展。标准的基本控制模块由制造厂家提供给用
户，用户只需根据控制的要求，经过简单的组态过程即可生成满足具体要求的专
用应用软件，大大方便了用户，缩短了应用软件的开发周期。提高了应用软件的
可靠性。
2.计算机控制系统的特点
（1）结构上：计算机控制系统中除测量装置、执行机构等常用的模拟部件之外，
其执行控制功能的核心部件是数字计算机，所以计算机控制系统是模拟和数字部
件的混合系统。
（2）计算机控制系统中除仍有连续模拟信号之外，还有离散模拟、离散数字等
多种信号形式。
（3）由于计算机控制系统中除了包含连续信号外，还包含有数字信号，从而使
计算机控制系统与连续控制系统在本质上有许多不同，需采用专门的理论来分析
和设计。
（4）计算机控制系统中，修改一个控制规律，只需修改软件，便于实现复杂的
控制规律和对控制方案进行在线修改，使系统具有很大灵活性和适应性。
（5）计算机控制系统中，由于计算机具有高速的运算能力，一个控制器（控制
计算机）经常可以采用分时控制的方式而同时控制多个回路。
（6） 采用计算机控制，如分级计算机控制、离散控制系统、微机网络等，便于
实现控制与管理一体化，使工业企业的自动化程度进一步提高 。
3.计算机控制系统的控制过程
（1）实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。
（2）实时控制决策：对采集到的被控量进行数据分析和处理，并按已定的控制规律决定进一步的的控制过程。
（3）实时控制：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任
务。
4.计算机控制系统的设计过程
计算机控制系统的设计过程计算机控制体系的软件和硬件的组织构造是根
据它联系的设备不一样，有所改变的，他们的组织结构大致是一样地，可以涉及
到系统设计，控制任务，软件设计等。
4.1系统方案设计
我们依据体系设计任务书进行总体方案设计，对体系的软件，硬件它们的构
造再考察它的要求，推算出合适它的的系统，组成一个新的系统。再时间很紧张
的时候可以拿现场的配件组合，再设计费用不到位的时候工作人员可以组织自己
设计的模式，但是要注意化风好软件和硬件的价格及时间，控制体系结构它的概
3
括微型的处理器、存储器、选择好接线口、传感器、硬件的设计与调试的基本内容。
4.2控制任务
我们要对超控设备进行调研，研究，了解工作程序是再体系设计1前应该做好的事，只有理解了它的要求，理解了它要接收的任务，涵盖体系的终极目标，数据流量还有准确度，现场的要求，时间的控制，我们要严格按照计划说明操控，实现整个系统操作。
4.3软件设计
计算机软件的设计要依据体系规划的总意见，确定体系下所要完成的各种功能及完成这些系统性能的推理和时差序关系，并用合理组成部件表格画出来。他们是根据体系组成表格不同的功能，分别规划出相应的控制体系所需要的软件。例如仿真的量输入和仿真量输出及数据处理还有互联和打字版处理格式等。每一种表格都可以单独进行实验调试，各种表格分别实验调试好以后，再按工作路线图推理和时间顺序关系将他们正确组合、互相连接、实验和调试。
4.4现场安装调试
首先要按设计计划合理组装装，对体系结构进行大体的演练和比较准确的演练，结合演练的结构数据重置体系的置和储存数据进行软硬件的调试，他们的构件组成都可以在演练数据下用对演练数据进行试研的办法同时进行，同时他们要进行统一的实验及推理，仿真物体是这个体系验证的最基本要求，而好的体系的数据调整实试要在现场进行。
4.5计算机的控制系统
计算机的操作控制体系的合成是有软硬两个部件合成的。而一个非常合理的计算机的操做控制体系应分好几个部分构成：被操作控制的物体及它的重要组成部件及图的外围装备和
全自动的仪器和软件体系。
5.应用
5.1计算机控制在水泥厂的应用
水泥厂工艺的主要过程是先把原
料破碎粉磨后制成生料，然后用燃料
再把生料送入到高温窑炉中将其煅
烧成熟料，最后将熟料与适量混合磨
细制成水泥，需要经过多道工序：如
矿上开采、原料破碎、粘土烘干、生
料粉磨、熟料煅烧、熟料冷却、水泥
墨粉及成品包装等工序。
为了满足该企业成产过程的控制需
要，不仅考虑到该工程的地理条件、
性能指标、DOS控制系统的倍频备件
4
篇二：安徽工程大学考核大作业
计算机控制技术
考核大作业
院系：电气工程学院
班级：电气工程班 姓名：马宇龙 学号：日期：月
一、简答题
1）简述计算机控制系统的典型形式。
答：计算机的典型形式分为以下几种：操作指导控制系统、直接数字控制系统（DDC）、监督控制系统（SCC）、集散控制系统、现场总线控制系统、综合自动化系统。
2）计算机控制系统有哪些组成部分？
答：计算机控制系统主要由硬件和软件两大部分组成，而一个完整的计算机系统应由下列几部分组成：被控对象、主机、外部设备、外围设备、自动化仪表和软件系统。
3）计算机控制系统有哪些优点？
答：计算机控制系统的优点主要有以下几点： (1)控制规律灵活，可以在线修改；(2)可以实现复杂的控制规律，提高系统的性能指标；(3)抗干扰能力强，稳定性好；(4)可以得到比较高的控制精度；(5)能同时控制多个回路，一机多用，性能价格比高；(6)便于实现控制、管理与通信相结合、提高工厂企业生产的自动化程度；(7)促进制造系统向着自动化、集成化、智能化发展。 4）什么是A/D转换器，什么是D/A转换器，画出其信号变换框图。
答：将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器,简称A/D转换器；将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器,简称D/A转换器。信号流程框图如下。
5）什么是香农采样定理？
答：为了不失真地恢复模拟信号，采样频率应该不小于模拟信号频谱中最高频率的2倍。 f s≥2f max，这就是著名的香农采样定理。 6）采样信号能理想不失真恢复需要具备哪些条件？ 答：（1）原信号为带限
（2）采样频率大于两倍信号的最高频率 （3）采样信号通过理想低通滤波器
?10t
二、若数字计算机的输入信号为f(t)?5e，试根据采样定理选择合理的采样
摸拟 信号
时间离散化
幅值离散
化
三、周期T，设信号中的最高频率为?m定义为F(j?m)?0.F(0)。
解：F(s)?
55
,F(j?)?, s?10j??10
5
2
m?10
?0.1F(0)?
0.1?52
?102)?25， ?0.05,0.052(?m
10
由此可得：?max?99.5rad/s
依采样定理得：?2?2?max?199rad/s则T?
三、已知f(t)的拉式变换式F(s)?式F*(s)。
(s?1)
2?
?2
?0.0316s
，试求计算机采样信号的拉氏变换
解:首先进行拉式反变换，f(t)?1?e?t
；
?kTs
F*(s)??f(kT)e
k?0
?
?
-kTs
??(1?e
k?0
?
?kT
)e
??e
k?0
?
?kTs
??e?kT(s?1)
k?0
?
因为?e?kTs?1?e?Ts?e?2Ts??????
k?0
1?Ts
,e?1,(依等比级数公式) ?Ts
1?e
类似，?e?k(s?1)T?
k?0
?
11?e?(1?s)T
,e?T(1?s)?1,所以有
F*(s)?
11
?
1?e?Ts1?e?T(s?1)
四、试分别求如题所示的两个系统阶跃响应采样序列，并比较其结果（设 T?1s）
?1?z(1?e?T)z
解：(a)G（z）?Z??;R(z)???T
s(s?1)z?1(z?1)(z?e)??G(z)0.632z2
C(z)?R(z)?22
1?G(z)(z?1)(z?0.368)?0.632(z?z)
通过长除法可得：
C(z)?0.632z?1?1.096z?2?1.205z?3?1.2z?4?1.104z?5????
?1?e?Ts?0.368z?0.264
(b)G(z)?Z?2??
(z?1)(z?0.368)s(s?1)??
通过长除法可得：
C(z)?0.368z?1?1.0z?2?1.4z?3?1.4z?4?1.147z?5????
比较可见，加入零阶保持器后，系统的响应较慢，震荡性加强，稳定性较差。
五、已知单位反馈离散系统开环传递函数为
G(z)?
K(1?e
?
T
Tm
)z
?TTm
(z?1）(z?e
试求使系统稳定时，K与T的关系式。
解：闭环系统特征方程为
?T
?
?(z)?1?G(z)?(z?1)?z?eTm
??
)
?T
??
??k?1?eTm?????
??0 ??
?T?T
??
?(z)?z2??(k?1)?eTm(k?1)?z?eTm?0
??
依2?(0)?e
?T
Tm
?1,此条件成立。
?T?T
??
?(1)?1??(k?1)?eTm(k?1)?z?eTm?0
??
k(1?e
?T
Tm
)?0;k?0
篇三：计算机控制技术
计算机控制技术综述
自动化1206班张鹏程0909122829
计算机控制技术是利用计算机知识在不同的行业领域进行自动化生产，近年来，随着国民经济的发展，计算机信息技术被应用到各行各业中，计算机技术也在科技信息技术迅速发展的背景下有了很大程度的提升。
一 计算机控制系统概述
计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程自动控制的系统。所谓自动控制，就是在没有人直接参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。下图为自动控制系统原理框图
二 计算机控制系统发展概况
在生产过程控制中采用数字计算机的思想出现在20世纪50年代中期，TRW公司的开创性工作为计算机控制技术的发展奠定了基础，从此计算机控制技术获得了迅速的发展。其发展过程分为以下四个阶段：
1 开创时期（1955-1962）
早期的计算机使用电子管。
2 直接数字控制时期（1962-1967）
计算机直接控制过程变量，完全取代了原来的模拟控制。
3 小型计算机时期（1967-1972）
出现了各种类型的适合工业控制的小型计算机。
4 微型计算机时期（1972至今）
微电子学的发展促进出现了各种计算机系统。
三 计算机控制系统的工作原理
从本质上看，计算机系统的工作原理可归纳为以下三个步骤：
1 实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。 2 实时控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按已定的控制规律，决定将要采取的控制行为。
3 实时控制输出：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。下图给出了典型的计算机控制系统原理框图
四 计算机控制技术的应用及发展
计算机控制技术在当今社会中应用十分广泛，尤其是在工农业生产中的应用，更是逐步提升优化，为企业节省了物资，人力，提高了工作效率，提升产品质量，节约成本，减少能源以及原材料的消耗。计算机控制技术以计算机技术为基础，用计算机数据系统代替传统操作系统，对一个生产设备的动向进行全程操控，是替代企业常规生产系统的一个新的发展方向。计算机控制系统改变了人们对自动化生产的认识，是企业生产中的一种革新。
计算机控制技术在生产线上应用的现状
在传统的工业生产或者是资源开发工作中都是以人力劳动为主。有些比较危险的工作，例如，石油、煤矿开采等安全隐患较大的工作，由于计算机信息技术的落后，无法实现自动化管理，常常导致意外事故的发生。随着科技的发展，企业的自动化生产设备逐步的更新，越来越多的工业生产逐渐减少原始劳动力。自动化生产中的最普遍最广泛采用的就是计算机总线技术。现场总线技术可以连接自动控制和机械设备，使自动化生产过程中的信息沟通更加的方便，是现代计算机技术控制自动化技术发展的主流。计算机技术依靠自身特有的灵活、通用的特点，很大程度上帮助自动化生产提高了工作效率，降低了企业的生产成本，提高了工业生产的质量。
计算机控制技术在生产线上的应用举例
1
在机器人自动化冲压生产线上的应用
在计算机技术比较发达，自动化管理技术应用比较普遍的今天，我们可以运用机器人下井采煤挖油等一些比较危险的工作，可以利用计算机技术对自动化装置设备进行全程监督和控制，利用总线技术对各个环节进行检测，对各个过程可能发生异常的环节进行有效的检测和预防。机器人自动化冲压生产线示意图如图所示。
可以看出，机器人自动化冲压生产线是应用计算机技术控制自动化生产设备，很大程度减少了工人的身体负担，有效避免了由于疲劳而导致工伤的现象。【1】
2
在采煤机制造方面的应用
在采煤机上采用数控技术，如气割使用数字控制，对采煤机的滚筒和叶片下料采用程序控制，数控气割利用程序控制技术，这些数控的采用使采煤机的生产效率提高很多。切削加工采用程序控制技术。采用数控技术的采煤机安全性提高，操作工作变得舒适，作业精度和作业效率也有很大程度的提高。
采用数控系统的煤炭机械具有的功能
（1）工作状态时可以进行状态监测、异常报警、自诊断报警功能。对煤矿开采机械的电动机部分、传动部分、工作装置以及其它辅助系统的运行情况进行实时 监控，如果有故障则能定位故障发生的部位，对操作员当前的工作环境进行预警，从而使操作员在更安全的状态下工作，设备的使用期能够延长。数控装置采用 PLC 控制，在各项功能的检测和控制方面更加智能化。
（2）采用数控系统能够节约能源，在井下作业时要用到很多机械设备，其中包括胶带输送机、通风机、提升机等，数控技术应用到这些设备上，仅电能一项就能节约30%，降低生产过程中的成本，也提高了采煤的效率。
（3）依靠数控技术，采煤机械的控制系统智能化程度提高，能够替代很大一部分劳动强度，同时也避免了操作者的工作失误，提高了生产的准确度。【2】
3
在热控系统中的应用
为了提高电阻炉温度控制系统的控制精度和动态性能，有基于DSP 的电阻炉温度模糊控制系统设计方法， 该系统采用TMS320LF2407ADSP 为微处理器， 利用温度传感器AD590 采集数据， 经过模糊控制算法处理控制PWM 输出占空比，实现电阻炉温度的调功控制，该系统具有较高的稳态精度、较快的动态响应速度。
以单片机AT89C51 为系统核心部件对电阻炉温进行控制， 将模糊控制系统应用于电阻炉温的监控中，打破了传统的控制方法，使控制系统更加简捷、更容易控制，为电阻炉加热系统提供了另外一条更好的思路； 并利用模糊控制技术实现了电阻炉温度控制，仿真表明其比常规的PID 控制优越；采用固态继电器作
为温控元件，以单片机作为模糊控制器， 应用二维的模糊控制算法能对温度的变化趋势有一定的预测性， 缩短响应时间、减小超调量、减轻温度控制过程中的惯性。【3】
4
PLC 在中央空调系统控制中的应用
早期中央空调机组电气控制系统多为继电器—接触器组成的复杂系统, 这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷, 几乎无数据处理和通信功能, 用户操作也必须专人负责。而PLC 连线简单、控制速度快、精度高、可靠性和可维护性好、安装维修和改造方便。将其应用到中央空调机组电气控制系统可实现智能化控制。
还有正在发展中的计算机控制技术在垃圾焚烧过程中的应用等。
计算机控制技术存在问题及发展方向
在科技发展过程中，自动化生产设备不断更新，有效减少了员工的身体负担，增加了企业的生产效率，工业化程度不断提高。工业生产中的自动化技术含量不断提高，使用计算机控制系统在工业化生产过程中可以有效提高生产效率，增加了安全性，提高了产品质量，有效减少了能源和原材料地消耗，企业在通过提高自动化技术水平的同时，生产方式和产业结构相应调整，对企业集约化发展提供了便利。计算机控制系统是工业化生产过程中工业自动化发展的需要，现代企业的产品成长工艺日趋复杂，技术含量不断提高，对产品质量要求高，这些条件无形之间又推进了计算机控制系统的自动化程度的发展。
在现阶段，计算机技术的提高和改进影响并带动了自动化控制技术发展与进步。在社会不断发展和进步的前提下，在越来越高的控制要求下，计算机自动化技术的发展不断地趋向于深度和广度。一方面，计算机自动化技术不断的趋向于智能化，计算机控制技术可以模仿人类的一些感觉，如触觉、听觉等，还可以模仿人类的知觉能力，即是根据一件物体的某个具体的特征推测出该物体的其他特征，或者从整体感知该物体。另一方面，计算机控制技术和自动化管理技术开始向着不同方向的领域发展，逐渐被应用到各大系统工程中，向着管理工作和技术工作的一体化的方向发展。在传统的计算机控制自动化工作中，往往是局部自动化管理。现阶段，各大工厂生产中已经开始形成生产全程自动化管理，综合控制生产局面。【4】
目前, 计算机控制技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。具体有以
下几个方面: (1) 以工业PC 为基础的低成本工业控制自动化将成为主流 (2) PLC 在向微型化、网络化、PC 化和开放性方向发展 (3) 面向测控管一体化设计的DCS 集散控制系统DCS系统 (4) 仪器仪表技术在向数字化、智能化、网络化、微型化方向发展 (5) 数控技术向智能化、开放性、网络化、信息化发展 (6) 工业控制网络将向有线和无线相结合方向发展 (7) 工业控制软件正向先进控制方向发展 (8) 控制系统正在向现场总线方向发展
综上可知，在未来的发展中，计算机控制技术在自动化生产中的应用将趋向
于全面化、智能化的方向发展。随着社会生产力的不断提高，各生产行业不断发展，计算机控制技术将带动自动化生产技术向着更深更广的领域发展。
参考文献：
【1】 马元琳 计算机控制技术在自动化生产线上的应用 自动化与仪器仪表2013年第5期
【2】 湛年远 数控技术在采煤生产中的应用 煤炭技术 2013 年10 月第32 卷第10 期
【3】 黎林 胡勇 计算机控制技术在热处理温控中的应用 热加工工艺2013 年1 月第42 卷第2 期
【4】 戴冠秀 刘太湖 浅谈现代计算机控制系统中的理论及应用 淮北职业技术学院学报 2005 年12 月 第4 卷 第4 期
