計算機控制技術原理及設計

耿卿

摘 要 隨著科學技術的發展，人們越來越多的用計算機來實現控制。近年來，計算機技術、 自動控制技術、檢測與傳感器技術、CRT顯示技術、通信與網絡技術和微電子技術的高速發展，給計算機控制技術帶來了巨大的發展，因此，設計一個性能良好的計算機控制系統是非常重要的。計算機控制系統包括硬件、軟件和控制算法等方面，一個完整的設計還需要考慮系統的抗干擾性能，使系統能長期有效地運行。本文簡單分析了計算機控制技術原理及其應用。

關鍵詞 計算機控制技術 特點 設計

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A

1計算機控制系統的組成

計算機控制系統由硬件和軟件兩大部分組成。計算機控制系統的硬件構成將自動控制系統中的控制器的功能用計算機來實現，就組成了典型的計算機控制系統。計算機控制系統由工業控制機和生產過程兩大部分組成。工業控制機是指按生產過程控制的特點和要求而設計的計算機，它包括硬件和軟件兩部分。生產過程包括被控對象、測量變送、執行機構、電氣開關等裝置。軟件系統是控制機不可缺少的重要組成部分。只有在適當的軟件系統支持下，控制機才能按設計的要求正常地工作。控制機的軟件系統包括系統軟件和應用軟件兩大類。系統軟件是用于計算機系統內部的各種資源管理、信息處理相對外進行聯系及提供服務的軟件。應用軟件是用來使被控對象正常運行的控制程序、控制策略及其相應的服務程序。應用軟件是在系統軟件的支持下編制完成的，它隨被控對象的特性和控制要求不同而異。通常應用軟件由用戶根據需要自行開發。隨著計算機過程控制技術的日趨成熟，應用軟件正向標準化、模塊化的方向發展。標準的基本控制模塊由制造廠家提供給用戶，用戶只需根據控制的要求，經過簡單的組態過程即可生成滿足具體要求的專用應用軟件，大大方便了用戶，縮短了應用軟件的開發周期，提高了應用軟件的可靠性。

2計算機控制系統的特點

計算機控制系統中除測量裝置、執行機構等常用的模擬部件之外，其執行控制功能的核心部件是數字計算機，所以計算機控制系統是模擬和數字部件的混合系統。其具有以下幾種特性：

（1）計算機控制系統中除了包含連續信號外，還包含有數字信號，從而使計算機控制系統與連續控制系統在本質上有許多不同，需采用專門的理論來分析和設計；

（2）計算機控制系統中，修改一個控制規律，只需修改軟件，便于實現復雜的控制規律和對控制方案進行在線修改，使系統具有很大靈活性和適應性；

（3）計算機控制系統中，由于計算機具有高速的運算能力，一個控制器經常可以采用分時控制的方式而同時控制多個回路；

（4）采用計算機控制，便于實現控制與管理一體化，使工業企業的自動化程度進一步提高；

（5）對來自測量變送裝置的被控量的瞬時值進行檢測和輸入，對采集到的被控量進行數據分析和處理，并按已定的控制規律決定進一步的的控制過程，根據控制決策，適時地對執行機構發出控制信號，完成控制任務。

3計算機控制系統的設計

3.1系統方案設計

我們依據設計任務書進行總體方案設計，對體系的硬件、軟件的構造考察它的要求，推算出合適的系統，組成一個新的系統。設計人員也可以組織自己設計的模式，但是要控制體系結構，包括微型的處理器、存儲器、選擇好接線口、傳感器、硬件的設計與調試的基本內容。

3.2控制任務

我們要對超控設備進行調研和研究，了解工作程序的要求，了解需要接收的任務，涵蓋體系的終極目標，數據流量還有準確度，現場的要求，時間的控制，要嚴格按照計劃說明操控，實現整個系統操作。

3.3軟件設計

計算機軟件的設計要依據體系規劃的總意見，確定體系下所要完成的各種功能及完成這些系統性能的推理和時差序關系，并用合理組成部件表格畫出來。它們是根據體系組成表格不同的功能，分別規劃出相應的控制體系所需要的軟件。例如仿真的量輸入和仿真量輸出及數據處理還有互聯和打字版處理格式等。每一種表格都可以單獨進行實驗調試，各種表格分別實驗調試好以后，再按工作路線圖推理和時間順序關系將它們正確組合、互相連接、實驗和調試。

3.4現場安裝調試

首先要按設計計劃合理組裝，對體系結構進行大體的演練和比較準確的演練，結合演練的結構數據重置體系和儲存數據進行軟硬件的調試，他們的構件組成都可以在演練數據下用對演練數據進行試研的辦法同時進行，同時他們要進行統一的實驗及推理，仿真物體是這個體系驗證的最基本要求，而好的體系數據調整試驗要在現場進行。

在計算機控制系統中，用計算機代替自動控制系統中的常規控制設備，對動態系統進行調節和控制，這是對自動控制系統所使用的技術裝備的一種革新。總之，隨著計算機軟件技術的逐漸發展，計算機的操作控制正逐步進入到生產的各個領域。

參考文獻

[1] 李元春.計算機控制系統（第二版）[M].高等教育出版社，2009.