淺談計算機在自動控制中的應用

侯光鑫

摘要：計算機自動控制目前在我國諸多行業都得到了普遍的應用，與我們的生活密不可分，為我國的經濟發展提供必要的技術保障。如何做好計算機自動控制系統，使其在我國的各行業中發揮更大的功效，成為我們目前越來越重視的課題。

關鍵詞：計算機 自動控制 自動化

1.計算機自動控制概述

計算機自動控制一般的機器是由人控制的，人給機器一個指令，機器就完，成一個操作。計算機的操作也是受人控制的，但由于計算機具有內部存儲能力，可以將指令事先輸入到計算機存儲起來，在計算機開始工作以后，從存儲單元中依次去取指令，用來控制計算機的操作，從而使人們可以不必干預計算機的工作，實現操作的自動化。

2.計算機控制的系統特點和分類

2.1計算機控制的系統特點

自動控制對于我國工業、農業和科學技術的發展有著越來越重要的地位。不僅在宇航導彈制導系統中、核技術以及火器控制等軍事方面有著緊密的聯系，逐漸已經密不可分，在金屬冶煉、儀器制造和一般工業生產方面都有著相關的影響，為實現工業的自動化控制、改善勞動條件、提供經濟建設等方面都貢獻著自身價值。計算機本身有著較大的存儲功能，較強的邏輯判斷能力及較快的運算速度，計算機控制可以幫助自動控制中實際的困難，解決相關的問題瓶頸，可以提升自動控制的性能指標。

2.2計算機控制的系統分類

計算機的自動化控制主要可以分為以下幾類：①數據處理系統。數據本身沒有可控性，但是一個控制系統離不開數據的采集和處理，計算機的數據處理系統對生產過程大量參數的幾類和實時分析，以達到對生產過程各種趨勢分析。②監督控制。監督控制中計算機根據生產過程工藝參數和數學模型給出工藝參數的最佳值，作為模擬調節器或數字調節器的比例中項定值，監督控制系統分級控制計算機。

3.計算機控制系統的應用類型

3.1數據采集系統

在這種應用中，計算機只承擔數據的采集跟處理工作，而不直接參與控制。它對生產過程各種工藝變量進行巡回檢測、處理、記錄及變量的超限報警，同時對這些變量進行累計分析和實時分析，得出各種趨勢分析，為操作人員提供參考。

3.2直接數字控制系統

計算機根據控制規律進行運算，然后將結果經過過程輸出通道，作用到被控對象，從而使被控變量符合要求的性能指標。與模擬系統不同之處在于，在模擬系統中，信號的傳送不需要數字化；而數字系統必須先進行模數轉換，輸出控制信號也必須進行數模轉換，然后才能驅動執行機構。因為計算機有較強的計算能力，所以控制算法的改變很方便。

由于計算機直接承擔控制任務，所以要求實時性要好、可靠性高和適應性強。

3.3監督計算機控制系統

這個系統根據生產過程的工況和已定的數學模型，進行優化分析計算，產生最優化設定值，送給直接數字控制系統執行。監督計算機系統承擔著高級控制與管理任務，要求數據處理功能強，存儲容量大等，一般采用較高檔微機。

3.4分級控制系統

DCS是分散控制系統的簡稱，國內一般習慣稱為集散控制系統。它是一個由過程控制級和過程監控級組成的以通信網絡為紐帶的多級計算機系統，綜合了計算機、通訊、顯示和控制等4C技術，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態方便。

3.5現場總線控制系統

也就是FCS，是新一代分布式控制系統。該系統改進了DCS系統成本高，各廠商的產品通信標準不統一而造成不能互聯的弱點。近年來，由于現場總線的發展，智能傳感器跟執行器也向數字化方向發展，用數字信號取代4-20mA模擬信號，為現場總線的應用奠定了基礎。現場總線是連接工業現場儀表和控制裝置之間的全數字化、雙向、多站點的串行通信網絡。現場總線被稱為21世紀的工業控制網絡標準。

4.計算機自動控制工作原理

自動控制理論是研究自動控制共同規律的技術科學。它的發展初期，是以反饋理論為基礎的自動調節原理，主要用于工業控制，二戰期間為了設計和制造飛機及船用自動駕駛儀，火炮定位系統，雷達跟蹤系統以及其他基于反饋原理的軍用設備，進一步促進并完善了自動控制理論的發展。到戰后，以形成完整的自動控制理論體系，這就是以傳遞函數為基礎的經典控制理論，它主要研究單輸入—單輸出，線形定常數系統的分析和設計問題。

4.1自動控制系統

為了實現各種復雜的控制任務，首先要將被控制對象和控制裝置按照一定的方式連接起來，組成一個有機的總體，這就是自動控制系統。在自動控制系統中，被控對象的輸出量即被控量是要求嚴格加以控制的物理量，它可以要求保持為某一恒定值，例如溫度，壓力或飛行航跡等；而控制裝置則是對被控對象施加控制作用的機構的總體，它可以采用不同的原理和方式對被控對象進行控制，但最基本的一種是基于反饋控制原理的反饋控制系統。

4.2 反饋控制系統

在反饋控制系統中，控制裝置對被控裝置施加的控制作用，是取自被控量的反饋信息，用來不斷修正被控量和控制量之間的偏差從而實現對被控量進行控制的任務，這就是反饋控制的原理。下面是一個標準的反饋模型：

公式：X（n+1）=Xn+（A/Xn^2-Xn）1/3設A=5，開3次方

第一步：X1={2.0+[5/（2.0^2-2.0]1/3=1.7.}

第二步：X2={1.7+[5/（1.7^2-1.7]1/3=1.71}

第三步：X3={1.71+[5/（1.71^2-1.71]1/3=1.709}

第四步：X4={1.709+[5/（1.709^2-1.709]1/3=1.7099}

這種方法可以自動調節，第一步與第三步取值偏大，但是計算出來以后輸出值會自動轉小；第二步，第四步輸入值偏小，輸出值自動轉大。X4=1.7099。

隨著我國經濟的迅猛發展，計算機應用在我國各個行業得到較快的普及，自動控制系統目前已經普及到各個行業及領域。為我國的經濟發展提供必要的技術支持，通過本文的理論研究可以為今后實際操作提供必要的支持與研究素材。

參考文獻：

[1]徐勇.淺談計算機在自動控制中的應用[J].中國科技信息，2006（03）.

[2]徐志鵬.一種基于運動控制卡的數控專用機床[J].微計算機信息，2008（16）.

[3]常春陽.智能控制綜述[N].科技創新導報，2012（12）.