计算机控制系统的控制过程可以归纳为三个主要步骤，这些步骤确保系统能够实时、准确地监控和控制被控对象。以下是这三个步骤的详细说明。
实时数据采集
数据采集的基本概念
实时数据采集是指对被控量的瞬时值进行检测，并将这些数据输入到计算机中。这是计算机控制系统的基础步骤，确保系统能够获取最新的状态信息，从而进行有效的控制。
数据采集的准确性和实时性直接影响控制系统的性能和稳定性。高精度、高频率的传感器和数据采集设备可以提高系统的响应速度和控制精度。
数据采集的硬件组成
数据采集系统通常包括传感器（如温度传感器、压力传感器等）、信号调理电路（用于信号放大和滤波）和数据采集卡（如A/D转换器）。这些硬件设备将物理量转换为计算机能够处理的数字信号。
选择合适的硬件设备和信号调理电路对于确保数据采集的准确性和可靠性至关重要。高精度、低漂移的传感器和高效的信号调理电路可以提高系统的整体性能。
实时决策
决策过程的基本概念
实时决策是指对采集到的数据进行分析，并根据预定的控制规律决定下一步的控制策略。这包括计算控制参数、选择合适的控制算法和生成控制指令。决策过程是整个控制系统中最关键的环节之一，因为它直接决定了系统的控制效果和稳定性。高效的决策算法和强大的计算能力可以提高系统的响应速度和控制精度。
决策过程的软件实现
决策过程通常由软件实现，包括控制算法、数据处理程序和决策逻辑。软件需要能够快速、准确地处理大量数据，并生成有效的控制指令。软件实现的质量直接影响决策过程的效率和准确性。采用高效的算法和优化的数据结构可以提高软件的性能，减少计算延迟，确保系统能够及时作出正确的决策。
实时控制
控制过程的基本概念
实时控制是指根据决策结果，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。这包括控制信号的生成、传输和执行。控制过程的实时性直接影响系统的控制效果和稳定性。快速、准确的执行机构和控制信号可以确保系统能够及时、准确地完成控制任务。
控制过程的硬件实现
控制过程通常由硬件实现，包括执行机构（如电机、阀门等）和控制接口（如D/A转换器）。这些硬件设备需要能够快速、准确地执行控制指令。选择合适的执行机构和控制接口对于确保控制过程的实时性和准确性至关重要。高性能、高可靠性的硬件设备和接口可以提高系统的整体性能和控制精度。
计算机控制系统的三个主要步骤——实时数据采集、实时决策和实时控制——共同确保了系统能够实时、准确地监控和控制被控对象。每个步骤都需要精确的硬件和高效的软件实现，以确保系统的整体性能和稳定性。通过优化这些步骤，可以进一步提高计算机控制系统的性能和可靠性。
计算机控制的基本原理是什么
计算机控制的基本原理是通过计算机系统对被控对象进行实时监测和控制，以实现预定的控制目标。以下是其详细介绍：
计算机控制的基本原理
- 实时数据采集：利用传感器对被控对象的瞬时值进行检测，并将数据输入计算机。
- 实时决策：计算机对采集到的数据进行分析，根据预设的控制算法决定下一步的控制策略。
- 实时控制：根据决策结果，计算机向执行机构发送控制信号，执行相应的控制动作。
计算机控制系统的组成
- 硬件组成：包括计算机系统（主机和外围设备）、过程输入输出系统（输入输出通道、信号检测及变送装置、执行机构）。
- 软件组成：包括系统软件（操作系统、语言处理程序等）和应用软件（数据采集程序、控制决策程序等）。
计算机控制系统的分类
- 按自动控制方式分类：包括计算机开环控制系统、计算机闭环控制系统、在线控制系统和离线控制系统等。
- 按参与控制方式分类：如直接数字控制系统(DDC)、监督控制系统(SCC)等。
- 按调节规律分类：如程序与顺序控制、比例积分微分控制(PID控制)、最少拍控制、复杂规律的控制、智能控制等。
计算机控制系统的性能指标
- 稳定性：系统在面对扰动时保持稳定的能力。
- 响应速度：系统从输入变化到输出稳定的时间。
- 控制精度：系统输出值与期望值的偏差程度。
- 抗干扰能力：系统对外界干扰的抵抗能力。
计算机控制系统的主要组成部分有哪些
计算机控制系统的主要组成部分包括硬件和软件两大部分。以下是详细的组成部分及其功能：
硬件部分
-
主机：
- 采用一台或多台计算机，通过接口和I/O口通道，接收检测设备传来的信息并向控制系统的各个部件发出命令。
- 计算机对系统的各个参数进行巡回检测、数据处理、控制计算、分析报警、逻辑判断等。
-
接口与I/O通道：
- 主机与被控对象之间进行信息交换的纽带。
- 负责将主机的数字信号与被控对象的模拟信号进行转换。
-
通用外部设备：
- 扩大计算机的功能，是计算机系统与操作人员的交互界面。
- 用来完成信息的记录、存储、显示、打印、传送。
-
检测元件、仪表：
- 用来测量生产对象的某些参数，并将非电量的被测参数转换为电量表示。
-
执行机构：
- 接受CPU的命令使被控对象完成规定的控制动作。
-
操作台：
- 用来实现人机之间的交互功能。
软件部分
-
系统软件：
- 包括操作系统、语言处理程序和服务性程序等。
- 提供基本的系统功能和支持应用软件的运行。
-
应用软件：
- 为实现特定控制目的而编制的专用程序。
- 包括数据采集程序、控制决策程序、输出处理程序和报警处理程序等。
计算机控制系统的应用实例有哪些
计算机控制系统在现代社会中有着广泛的应用，以下是一些典型的应用实例：
工业生产
- 自动化装配线：使用PLC（可编程逻辑控制器）系统控制机械臂按精确的时序和路径抓取、搬运和组装零件，提高生产效率和一致性。
- 过程控制系统：在化工、石油等领域中用于控制反应器温度、压力、流量等关键参数，确保生产过程中的关键参数始终维持在安全和高效的工作范围内。
- 污水处理：采用“EIC三电一体化”计算机集散控制技术，实现污水提升、浮选加药、污泥脱水等过程的自动控制。
- 温度控制系统：如三菱PLC温度控制系统，用于实时监测和控制温度，实现温度数据的采集、处理和报警控制。
航空航天
- 航天器姿态控制：计算机控制技术使姿态控制更加精确，实现实时检测和实时控制。
交通运输
- 民用机场供油集散系统：计算机控制系统用于管理和控制机场的供油过程，确保供油的准确性和安全性。
教育科研
- 双摆实验系统：用于教学和科研，通过计算机控制实现双摆的精确控制和动态分析。
- 转台计算机伺服控制系统：用于测试和验证伺服系统的性能，实现高精度的位置、速度和加速度控制。