系統自動控制與信號處理技術

魏琳

（河南工業和信息化職業學院，河南焦作，454000）

1 控制系統的基本類型

控制系統一般分為數字控制系統與模擬控制系統，這是由于兩個控制系統在進行信號處理過程中所使用的處理技術不同造成的。一般來說，數字控制系統都是采用數字技術對信號進行處理的控制系統，而模擬控制系統都是采用模擬技術對信號進行處理的控制系統。而在實際應用過程中，采用哪一種信號處理技術則受各種因素所影響，例如精度、可靠性、復雜程度及經濟性等其他因素。而伴隨著微處理技術的日漸成熟，數字控制系統被越來越廣泛的應用到各個領域中，并逐漸形成了計算機控制系統。

當給定量為恒定時，那么該控制系統就會被稱為恒值調節系統，例如恒溫控制箱、穩壓電源等。而此類控制系統的分析重點在于克服被調量受擾動的影響。當被調量會隨著給定量（也可以叫輸入量）的升降而變化，那么可以稱之為隨動系統，例如機床隨動系統、自動瞄準敵機的火炮系統等。此類控制系統需要其輸出量準確、給定量快速復現。當所有變量都是以連續進行的狀態變化，那么可以稱其為連續控制系統，而在系統中的離散變量系統可以稱之為離散控制系統，其中計算機控制系統就屬于此類控制系統，也被稱為數字控制系統。以線性微分方程的形式對系統進行描述的系統被稱為線性控制系統，而系統中存在非線性部件且不能用線性微分方程對其進行描述的系統則被稱為非線性系統。

2 控制系統的要求

由于使用目的不同，所以針對自動控制系統的要求也大不相同。但作為對各類控制系統中共同規律研究的一種技術，自動控制對控制系統有一些要求，主要為快速、準確、穩定。

（1）快速性：該項要求的提出是建立在系統穩定的前提下，其主要指給定的輸入量與當前系統的輸出量兩者間產生偏差時，能夠盡快消除其偏差的快速程度。（2）準確性：又被稱為靜態精度，指在調整結束后給定輸入量與輸出量之間產生的偏差值，也被作為衡量系統工作性能的重要標準。例如在數控加工行業中，數控機床的精度越高，其加工精度也會隨之增高。（3）穩定性：由于系統在運行過程中通常都會伴有慣性存在，而如果系統中的參數未能正確設置時，可能會使系統受到影響，情況嚴重甚至導致系統崩潰無法工作。而能夠將系統與處在動態過程中的振蕩傾向恢復為平衡狀態的能力被稱為穩定性。隨著時間的推移偏離平衡狀態的輸出量會慢慢減少，直到最后恢復為初始時的平衡狀態。同時，穩定性也是系統工作中的首要條件。

3 信號處理的概念及特點

3.1 概念

數字信號處理是指將人們在現實世界中遇到的各種物質信息以各種轉換器或轉換方法轉化為特定的數字，并將這些數據儲存到電腦上，當人們需要找尋相關事物的信息時，只需要在電腦上面搜索一下就可以輕松獲取。

3.2 特點

數字信號處理技術還具有快速、高效、節省時間與成本的特點，其他產品是無法與其相比的，而且，作為數字信號的最大特點，其對所處理的信息十分精確，使人們能夠廣泛、全面、精確的了解信息技術，為人們的生活工作帶來便利。

4 信號處理的前沿技術

作為一種新型技術，數字信號處理技術是時代與技術共同進步的產物，且值得被廣泛推廣及應用，同時其具有相當廣闊的發展前景。

4.1 小波變換

在對數字信號處理技術進行技術改進的過程中，可以先對其相關數據進行小波變換處理，這是一種全新的數據處理方式，同時也可以說是目前新時期用做處理數據的最好方法之一，所以，我們應當將其有效地應用在數字信號處理技術之中。而伴隨小波技術的不斷增強和發展，其被廣泛運用到預測控制、故障診斷、軟測量技術、機器人控制等方面。

4.2 及時更新系統

作為一種信號處理技術，使用者一般都會為數字信號處理技術配備相應的數字轉換系統，這也是信息技術當中所必須具備的條件和要求。所以，為了使數字信號技術的處理得到加強，我們需要對相關機器領域中的系統進行及時更新，特別是計算機系統，應做好相關的防火墻設置，并及時更新系統及對應的安全補丁，保證計算機能夠安全穩定的工作，從而使數字信號處理技術不斷加強。例如當電腦在聯網環境中進行工作時，一定要確保防火墻、殺毒軟件的開啟，使電腦的系統安全得到保障，從而有效減少病毒或惡意攻擊等情況發生，并且將所有正在使用的軟件及時更新到最新版本，以確保電腦的穩定運行。

4.3 強化服務器

當計算機與網絡進行連接時都會先與服務器進行連接，而計算機的網絡使用效果與服務器的質量密切相關。所以，為保證計算機有一個良好穩定的工作狀態，需要派專業人員對計算機進行定期系統維護，并對工作人員的操作進行相關培訓，形成規范的計算機操作，從而對數字信號處理的加強起推進作用，并更加全面地將該技術應用到自動控制系統當中。

4.4 更新技術

如何使數字信號處理技術被人們以最大限度來使用，這是當前計算機網絡所面臨的挑戰，對通信領域來說更是如此，因為它要求人們必須對數字的使用與編輯技術精通。而在生物領域中，進化與遺傳在某種程度上也使數字信號處理技術得到了進步與發展，例如人們在生物遺傳的理論基礎上，將進化策略、進化規則與遺傳算法相結合并實現進化模擬計算。隨著當前遺傳算法的研究與發展，其被廣泛應用到了通信工程、信息科學及數學領域等。

5 總結

伴隨社會的進步與發展，數字信號處理技術已被廣泛應用到各個領用中，且發展前景亦相當廣闊。而將數字信號處理技術與系統自動控制技術二者有效結合，不僅使系統的整體工作性能獲得提升，同時也使系統在工作中所獲取的數據更為準確、快速、高效，使系統的工作效率大大提高，系統成本大大降低，從而為人們的工作帶來便利，同時也促進我國行業的進步與發展。

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