微型计算机控制技术

微型计算机控制技术（精选8篇）

1.微型计算机控制技术 篇一

微型计算机控制技术

论 文

学 院 ： 信息科学与工程学院 专业班级 ： 自动化1206 学 号 : 0909122921 姓 名 ： 丁志成 指导老师 ： 贺建军

完成日期 ： 2015年5月20日

计算机控制技术的应用与发展

摘要：计算机控制系统综合了计算机、自动控制理论和自动化仪表等技术，并将这些先进技术集成应用于工农业生产。其利用工业计算机来实现生产过程的自动控制，由控制计算机本体和受控对象两部分组成。在其基础上发展起来的网络化和现场总线技术又进一步促进了其发展。计算机控制系统提高了设备的工作效率和处理能力，有效的利用了能源，满足了环保、经济、安全等要求，是满足我国自动化改造与创新发展的一个强大的动力。

关键字：计算机控制技术、农业、工业、应用现状、存在问题、发展方向

一、计算机控制技术在工、农业生产中的应用 1.工业生产

对工业生产过程进行计算机控制是提高产品质量、降低成本、减少环境污染的必由之路, 计算机控制系统已成为生产设备及过程控制等重要的组成部分,它代替人的思维成为工业设备及工艺过程控制、产品质量控制的指挥和监督中心。工业生产过程的计算机控制系统, 随着计算机的进步、工业生产工艺过程控制要求的提高和生产管理的完善而不断发展。

工业控制计算机是工业自动化设备和信息产业基础设备的核心。传统意义上，将用于工业生产过程的测量、控制和管理的计算机统称为工业控制计算机，包括计算机和过程输入、输出通道两部分。但今天的工业控制计算机的内涵已经远不止这些，其应用范围也已经远远超出工业过程控制。因此，工业控制计算机是“应用在国民经济发展和国防建设的各个领域、具有恶劣环境适应能力、能长期稳定工作的加固计算机”，简称“工控机”。改革开放20多年来，工控机为工业自动化、信息产业和国防建设的发展提供了一条低成本的自动化技术方案，促进了国民经济的发展。同时，工控机技术自身也得到了迅速发展。实践证明：可靠而廉价的工控机适合中国国情。

正在迅速发展的智能交通系统、纺织工业、制造业、食品加工、石油化工行业、车载信息系统、海军舰载测控设备、陆军车载武器控制系统、指挥系统、新型的飞行模拟教练系统、航空和航天器地面测控设备、雷达识别跟踪系统、电子对抗系统、核电站的核聚变低杂波数据采集与控制系统、大专院校的虚拟仪器教学实验系统、汽车功能测试性能测试系统、防洪数字化大坝在线监测系统、下一代的网络设备、电信核心、边缘设备、数据通信设备、计算机电话集成（CTI）系统、增值服务业务等需要新一代工控机技术。2.农业生产

计算机自动控制技术广泛应用于大型温室、农场的畜禽生产管理、农田灌溉、农机管理、农产品加工、农业科研等方面,大大节省了劳力,提高了产品质量和生产效率。

计算机控制应用于试验室、人工气候厢、温室、试验农场以及试验区的试验监测、环境管理等。环境变化的数据, 如温度、湿度、光照时间和强度、风向风速等各项要素, 均自动监测和纪录。

智能温室大棚中利用计算机进行远程监控和操作，还可设计自动控制无人管理温室大棚。根据远程传感器搜集来的温度、湿度、光照等模拟信息，经输入通道进行AD转换，传入计算机，计算机既可以利用这些数据进行监控，同时又可以利用这些数据对大棚进行控制，进行加湿、加温、增加光照等控制，从而实现温室大棚的自动化智能控制。在农业生产中, 装有遥感地理定位系统的大型农业机械, 可以在室内计算机自动控制下完成各项农田作业。

二、计算机技术应用于农业生产存在的问题

尽管我国农业在信息技术上的某些科研成果已经具有较高水平，但仍存在许多问题：

1、计算机配置率较低

计算机在农村的配置率不高，不能够充分发挥其作用，促进农业生产。计算机配置率不高主要受以下几个因素的影响：一是计算机及其配套设备的价格较高。虽然近年来计算机的价格有所下降，但对于农民而言，价格仍然相对较高。二是网络及通讯等实施不配套。我国农村地区面积广大、居住分散、经济发展不均衡，网络费用较高。在一些地区尚未普及网络，计算机技术的应用受到限制。

2、计算机操作人员

将计算机技术应用于农业生产，其使用的主要群体是农民。一部分农民配备了计算机，但利用率较低，没有充分发挥计算机技术在农业生产中的作用。调查显示，我国农民中文盲和半文盲的比例高达70%，缺乏使用计算机的相关知识，而且相关培训较少，导致农民不能熟练使用计算机。而由于由于农业技术推广工作待遇低、工作环境差、生产周期长，导致优秀的人才不愿意从事农、工业技术工作。农业推广人才队伍得不到补充，原有农业科技推广人员知识老化、技术落后，不能熟练掌握计算机使用技术。缺乏专业的计算

机使用人员，制约了计算机在农业生产中发挥其应有的作用。

3、数据资源科的建立

由于农业信息地区差别很大，各地区的特定数据资源库没有很好建立，很多省、市、县尚未建立起本地农业信息的资源库，因而信息资源的建设远不能满足农业的需要。

三、计算机控制系统在农、工业方面的发展方向

目前工业计算机控制系统按结构层次基本上划分为: 直接数字控制(DDC)系统、监督控制(SCC)系统、集散型控制系统(DCS)、递阶控制系统(HCS)和现场总线控制系统(FCS)等几种,其中DCS是融DDC系统、SCC系统及整个工厂的生产管理为一体的高级控制系统,该系统克服了其他控制系统中存在的“危险集中”问题,具有较高的可靠性和实用性。DCS和工业控制计算机技术正在相互渗透发展，并扩大各自的应用领域。原来一般流程工业的控制多选用集散型控制系统（DCS），离散型制造业的控制多采用可编程控制器（PLC）。随着DCS和PLC相互渗透发展继而扩大自己的应用领域，将出现DCS和PLC融合于一体的集成过程控制系统。工业控制网络将向有线和无线相结合的方向发展。但是,为了进一步适合现场的需要,DCS也在不断更新换代,近年来,集计算机、通信、控制三种技术为一体的第5代过程控制体系结构, 即现场总线控制系统, 成为国内外计算机过程控制系统一个重要的发展方向。

就信息时代的现代农业而言，它正向着“精确农业”的方向发展，基于计算机信息技术的发展与应用，通过传感器收集土壤、植物数据，利用遥感技术提供农田作物生长环境、生长状况信息，结合地理信息系统的地理数据管理功能，运用全球定位技术精确定位导向，通过专家系统优化决策和指令，自动监控的智能农机如自动控制播种机、施肥机、喷药机、收获机及智能机器人进行精确操作。可依据作物生长状况、土壤肥力、作物病虫害的细块分布进行农事活动，从而达到减少施肥量、用种量、施药量，提高产量和品质。加强对农业信息资源开发利用的统一规划和指导，逐步建立并完善各级信息资源，建立标准和数据更新体系，加强数据更新技术的研究与应用。同时加强信息市场的管理和立法，避免信息数据库的重复建设，提高数据库的网络化水平，增强数据的共享性。大力开发和利用农业数据库，促进地方农业信息化建设进程，建立区域网与国内主干网、互联网接轨，实现农业技术人员、管理人员、农户全部入网。培养高级农业信息技术专门人才，以提高我国农业信息技术研究、开发力量，使农业信息技术走上实际应用——试验——推广的良性发展道路。

总之，计算机控制系统在工农业上向着网络化、集成化、智能化、标准化的方向发展。

四、结语

计算机控制就是用计算机对一个动态对象或过程进行控制。在计算机控制系统中，用计算机代替自动控制系统中的常规控制设备，对动态系统进行调节和控制，这是对自动控制系统所使用的技术装备的一种革新。这一革新，改变了自动控制系统的结构，也导致对这类系统的分析和设计发生较多的变化。计算机控制在工农业系统中的应用已取得了可喜的进展，而且随着计算机技术的继续发展，系统和控制理论与实践的不断深化，将得到进一步完善和发展，并为提高生产设备性能、产品质量，稀有资源的有效利用发挥更大的作用 参考文献

[1]周萍，计算机自动控制技术在工业生产现场的应用 [2]崔婷，计算机技术在农业生产中的应用

[3]刘继芬,世界主要国家农业计算机自动控制技术应用现状

2.微型计算机控制技术 篇二

大多数高等工科院校仍然延用传统的实验教学方法, 实验内容和实验设备依附于理论课程进行划分, 各实验室和实验内容没有形成一个有机的整体, 缺乏系统的观念[2]。实验的内容侧重于理论的验证和模仿训练[1], 缺乏对学生创新意识的培养和综合能力的提高。例如传统的计算机控制技术实验方案是在实验箱上搭建电路以模拟控制对象, 在计算机上运行些PID、最小拍以及大林等控制算法程序, 通过数据采集卡采集控制对象的输出信号, 根据输出与给定的差值对对象实施控制, 使控制对象的输出能够跟随给定值。实验中的算法程序和对采集卡的读写基本上都已编写好, 学生实验的内容就是观察输出响应曲线在不同参数、不同的控制算法下的变化, 实验手段偏重于仿真, 学生的实验收获仅限于对控制算法的初浅了解。实际上《计算机控制技术》是学生已经学习过《微机原理》、《自控原理》、《自动检测技术》及《软件技术基础》等课程后开设的将控制理论与计算机技术相结合的一门课程, 是自动化专业的一门专业必修课[2], 涉及的知识面广, 应用性、实践性强, 为了进一步加深学生对理论知识的理解和掌握, 增强综合应用能力, 应该开设《计算机控制系统综合实验》。

1总体设计方案

计算机控制系统的框图如图1所示, 虚线框内部分由上位机和数据处理系统来实现。通过数字PID控制器来控制被控对象。

实验内容为利用微型计算机、现有的ACCT-I型实验箱、传感器及执行部件构成简单的工业控制系统, 实现对实际对象的控制, 学生需要完成系统软硬件的设计和实现, 设计任务分成两部分:第一部分硬件由计算机和ACCT-I型实验箱组成, 主要完成目标参数的采集、控制算法的实现和产生控制信号;第二部分完成传感器信号调理、转换电路和控制电路的设计。ACCT-I型实验箱内部包含以C8051F060为核心的数据处理系统, 该数据处理系统支持8通道数据采集输入 (同时采集最多2通道) 和2通道控制波形输出 (同时输出最多2通道) 。计算机通过USB口与实验箱进行连接, 采集卡通过动态链接库的方式与上位机通信。实验系统的上位机上可以完成检测信号发生、数据采集、控制计算以及数据输出等任务, 并提供虚拟示波器功能, 支持多种波形显示方式和后期图像数据处理。能够直观地观察控制效果, 减少实验装置。下面给出温箱温度控制系统实现方法。

2硬件电路设计原理

在ACCT-I型实验箱前端加上图2所示的温度检测变送电路。

AD590温度传感器是一种集成化的温度感测器, 它在-55 ℃～150 ℃温域中有较好的线性度, 其非线形误差ΔT<0.3 ℃。温度转换输出为电流信号, 通过外加电阻转换和使用放大电路使0 ℃～100 ℃温度变化转换到0 V～5 V的标准电压。AD590输出电流以绝对温度零度 (-273 ℃) 为基准, 每增加1 ℃, 增加1 μA输出电流。AD590的输出电流I= (273+T) μA (T为摄氏温度) , 因此测量电压V为 (273+T) μA ×10 K= (2.73+T/100) V。为了测量电压需使输出电流I不分流, 我们使用电压追随器, 使其输出电压等于输入电压。

使用齐纳二极管作为稳压元件, 利用可变电阻分压, 使输出电压V1调整至2.73 V。通过差动放大器, 使输出Vo为 (50 k/10 k) × (V2-V1) =T/20 V。若温度为摄氏30度, 则输出电压Vo为1.5 V。

温度检测变送电路的输出端接至ACCT-I型实验箱的输入端I1口即可。ACCT-I型实验箱的输出端01口接至温度控制电路的输入端。控制电路如图3所示, 基于PWM的控制方法, 振荡电路的输出信号作为比较器的反相端输入, 上位机的计算控制量经实验箱接至控制电路, 经放大调整后到达比较器的反相端, 两者比较后通过三极管控制温箱加热电路的通断, 从而实现温箱温度的控制。

3软件设计

综合实验要求炉温控制范围为25 ℃～100 ℃可程序设定, 稳态误差1 ℃, 软件界面清晰、直观、操作简便。软件设计采用Labview自主编程环境, LabVIEW使用图标表示功能模块, 使用图标之间的连线表示各模块间的数据传递。程序代码编程过程和思维过程非常类似。学生需要在实验基础上完善修改PID控制程序。动态设定采样频率后, 可得到主程序一次循环时间, 在时间到事件中完成PID控制程序以及相关动态显示程序, 如图4所示;当主界面控件发生变化时, 激活相应参数调整显示程序。

图5是labview上位机通过USB与采集卡连接的子VI, 采集卡是通过动态链接库的方式与上位机通信的, 芯片写中含有动态链接库的调用, 因此我们要创建图5格式, 即可与采集卡通信。其中2代表发送长度, 164和1是发送的数据, 代表具体的指令。164指令实现初始化功能, 其它具体的各指令功能可参阅指导书。

程序主界面 (User Interface) 如图6所示。运行界面程序, 采用试凑法, 调节程序中的PID参数使得系统稳定, 达到无静差。改变给定温度, 观测系统的动态特性。

4结束语

这种综合性实验能将多门课程的内容联系起来, 打破了每门课程“各自为政”的现象[2]。它具有综合性、可操作性, 让学生在较短的时间内能利用软硬件综合设计手段, 完成计算机控制系统的组建、开发、软硬件调试工作, 提高综合应用能力。

参考文献

[1]薄哲.机电计算机综合实验系统[J].实验技术与管理, 2002, 19 (3) :17-20.

[2]厉荣卫, 傅中君.计算机控制技术综合实验及其效果[J].实验室研究与探索, 2001, 20 (6) :50-51.

[3]田能谨.面向21世纪对实验教学改革的思考[J].实验室研究与探索, 2000, 19 (4) :5-7.

[4]侯国屏, 王?, 叶齐鑫.LabVIEW7.1编程与虚拟仪器设计[M].北京:清华大学出版社, 2005.

[5] (美) Peter A.Blume, Lab VIEW编程样式[M].北京:电子工业出版社, 2009.

3.探析计算机控制技术及应用 篇三

关键词 计算机控制技术 类型 特点 应用

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A

0 引言

当前，计算机控制技术取得了快速的发展，在国民经济发展和人们日常生活中有着广泛的运用，不管是微型的控制设备，还是大型的控制系统，计算机控制技术都在其中发挥着重要的作用。今后随着科学技术的进步和人们研究的进一步深入，计算机控制技术将会进一步发展，其作用也将更加凸显。

1 计算机控制技术的产生与发展

计算机控制技术是由数字计算机对动态系统进行控制的技术，它是随着计算机技术的发展而出现的。在计算机的控制系统，数字计算机代替自动控制中的常规控制设备，对动态系统进行调节和控制，从而实现了计算机控制技术的根本变革。数字计算机功能强大，具有采集、传送、存贮、处理大量数据的能力，推动了自动控制的发展和变革，实现了以计算机为主要控制设备的新阶段。在计算机控制系统当中，其控制过程主要包括数据采集、数据处理、实时控制三个部分。系统对被控参数进行实时检测，输入计算机系统当中，并对其进行处理，同时按照已经设计的控制规律计算出控制量，并实时向控制器发出控制信号。计算机控制技术要求控制实现实时性和实效性，对于信号的输入、计算和输出，要求能够在一定时间内完成。并且信息处理这个过程是不断重复的，能够按照一定的指标完成工作。同时，对于被控参数和设备本身所出现的异常情况进行监测，并能够做出迅速处理，促使系统更好的工作，满足实际工作的需要。

2 计算机控制技术的类型

根据控制功能和控制目的不同，计算机控制技术可以分为以下几种类型。

（1）操作指导控制技术。该技术是指计算机的输出不直接控制被控对象，而是每隔一定时间，计算机进行一次数据采集，将系统的一些参数经过转化之后送入计算机，由计算机进行处理，然后报警、打印和显示。根据这些结果，操作人员去改变给定值或者直接操作执行机构。该技术简单，控制灵活，并且安全性高，不过往往需要人工操作，速度受到相应的限制。（2）直接数字控制技术。是工业生产中运用得较为普遍的模式，通过检测元件，计算机对一个或者多个系统参数进行巡回检测，通过输入通道，将检测数据送入到计算机，计算机根据规定的控制规律进行运算，然后发出控制信号控制执行机构，使系统的被控参数达到预定要求。在该控制技术当中，计算机参与闭环控制过程，具有强大的功能和良好的控制效果，能够取代模拟调节器，实现多回路的PID调节，并且操作简单，只需要通过改变程序就能够有效的实现复杂的控制，如前馈控制、非线性控制、自适应控制、最优控制等。（3）监督计算机控制技术。计算机按照描述生产过程的数学模型，计算出最佳给定值，然后送入模拟调节器，最后由模拟调节器控制生产过程，使得生产处于最佳状态，达到最佳的生产效果。（4）分级计算机控制技术。由若干的微处理器或者管理计算机分别承担部分任务，该技术将控制任务进行分解，采用多台计算机的形式，分别执行不同的任务，不仅能够实现控制，还能够实现管理，满足生产运行的实际需要。

3 计算机控制技术的特点

计算机控制技术由软件和硬件组成，在实际工作中发挥着重要作用。与一般控制技术相比而言，計算机控制技术具有以下显著特点。计算机控制技术中既有模拟信号，也有数字信号，在实际工作中，只需要修改相应的程序，就能够实现改变控制规律的目的。同时，计算机控制技术具有丰富的指令系统和很强的逻辑判断功能，采用的离散控制方式。在实际工作中采用计算机控制技术，有利于实现控制与管理的一体化，显著提高工业企业的自动化程度，取得更好的生产效益。

4 计算机控制技术的应用

目前，计算机控制技术在国民经济发展和人们日常生活中已经得到了广泛的应用。不管是微型系统还是大型系统，都越来越离不开计算机控制技术，其作用和地位日益凸显。伴随着计算机技术的快速发展和微型计算机的日益普及，各种微型控制器逐渐出现，不仅性能优良，而且价格也低廉，适用范围也比较广泛，同时也促进了计算机控制器成本的降低，更好的推动了计算机控制技术的运用和发展。此外，通过各种软件编程，还能够实现复杂的、灵活的控制算法，使得计算机控制技术在工农业生产、交通运输、国防建设等众多领域得到了运用，并取得了良好的效果。随着控制理论的发展和计算机技术的进步，更为先进的计算机控制技术将会出现，其控制效果必将更为可靠，适用范围也必将更为广阔，将为国民经济发展做好发挥更大的作用。

5 结束语

近些年来，随着对计算机控制技术研究的深入和对国外先进成果的吸收和引进，我国计算机控制技术也取得了较快的发展，在国民经济发展中发挥着重要的作用。我国人力资源丰富，科技队伍不断发展和壮大，随着工业的发展和进步，计算机控制技术也有着更为广大的应用市场，今后应该加强这方面的研究，提高工艺水平，满足高精尖技术发展的需要，促进计算机控制技术在国民经济发展和人们日常生活中更好的发展作用。

参考文献

[1] 伍晓红.计算机控制技术的发展及应用[J].现代电子技术，1998（3），43-44.

[2] 刘开茂.谈谈计算机控制技术及应用[J].四川建材，2006（5），49-50.

4.计算机控制技术总结 篇四

1、计算机控制系统的工作原理

•实时决策控制：对采集到的被控量进行分析处理，并按已定的控制规律，决定控制行为。

•实时控制输出： 根据控制决策，适时地对控制机构发出控制信号，完成控制任务。

2、计算机控制系统的组成答：计算机控制系统由计算机（工业控制机）和生产过程两部分组成。

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和测量变送、执行机构、电气开关等装置。

3、计算机控制系统的典型型式

答：操作指导控制系统，直接数字控制系统，监督控制系统，集散控制系统，现场总线控制系统，综合自动化系统。

第二章

什么是总线

所谓总线，就是计算机各个模块之间互联和传送信息的一组信号线。总线可以分为内部总线和外部总线，而内部总线又可分为片级总线和系统总线。

模拟量输入通道：是把从系统中检测到的模拟信号，变成二进制数字信号，经接口送往计算机。

模拟量输入通道的组成一般由I/V变换、多路转换器、采样保持器、A/D转换器、接口及控制逻辑等组成。

信号调理：为了将外部开关量信号输入到计算机,必须将现场输入的状态信号经转换、保护、滤波、隔离等措施转换成计算机所能接受的逻辑信号，这个过程叫信号调理。

采样过程：按一定的时间间隔T，把时间上连续和幅值上也连续的模拟量信号、转变成在时刻0、T、1 T、2 T、…K T的一连串脉冲输出信号的过程成为采样过程。

量化：采用一组数码（如二进制码）来逼近离散模拟信 号的幅值，将其转化为数字信号。量化过程：将采样信号转换为数字信号的过程称为量化过程。

3.采样保持器

（1）孔径时间和孔径误差的消除

 孔径时间：A/D转换器将模拟信号转换成数字量所需的时间，称为孔径时间。

孔径误差：对于随时间变化的模拟信号来说，孔径时间决定了每一个采样时刻的最大转换误差。对于一定的转换时间，误差的百分数和信号频率成正比。

孔径误差的消除： 采用带有采样保持器，限制信号的频率范围。

模拟量输出通道任务是把计算机输出的数字量转换成模拟电压或电流信号，以便驱动相应的执行机构，达到控制的目的。

模拟量输出通道一般由接口电路、D/A转换器、V/I变换等组成模拟量输出通道的结构形式

1.一个通路设置一个数/模转换器的形式（数字保持方案）

优点：转换速度快、工作可靠。

缺点：使用较多的D/A转换器。

2.多个通路共用一个数/模转换器的形式（模拟保持方案）

优点：节省数/模转换器

缺点：分时工作，适用于通路数量多且速度要求不高的场合；

要用多路开关，且要求输出采样保持的保持时间与采样时间之比较大； 可靠性差。

2.6 硬件抗干扰技术

3种过程通道抗干扰技术主机抗干扰技术系统供电与接地技术

干扰既可能来源于外部，也有可能来自内部。外部干扰由外界环境因素决定；内部干扰是由系统结构、制造工艺等决定。

过程通道抗干扰技术

1.串模干扰及其抑制方法

（1）串模干扰

定义： 有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。

（2）串模干扰的抑制方法 答：•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。

–如果串模干扰的频率与被测信号频率不同时，可以采用滤波器来抑制干扰；

–当尖峰型串模干扰为主要干扰源时，用双积分式A/D转换器可以削弱串模干扰影响；

–对于串模干扰主要来自电磁感应时，信号应仅可能早地前置放大，提高信噪比；

–利用逻辑器件的特性来抑制串模干扰；

–采用良好的屏蔽，以减少电磁干扰。

2.共模干扰及其抑制方法

（1）共模干扰

定义：所谓共模干扰是指模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压。

（2）共模干扰的抑制方法

变压器隔离、光电隔离、浮地屏蔽、采用仪表放大器提高共模抑制比。

数字PID控制器的改进

积分项的改进

（1）积分分离（2）抗积分饱和（3）梯形积分（4）消除积分不灵敏区

微分项的改进

（1）不完全微分PID控制

改进原因：在PID控制中，对具有高频扰动的生产过程，微分作用响应过于灵敏，容易引起控制过程振荡，降低调节品质。

改进方法：串联一阶惯性环节，组成不完全微分PID控制器。

两种PID控制的阶跃响应：

（2）微分先行PID控制算式

改进原因：为避免给定值的升降给系统带来冲击，如超调过大，调节阀动作剧烈。

改进方法：只对被控量y(t)微分，不对偏差e(t)微分。

带死区的PID控制算法

作用：避免控制动作过于频繁，消除频繁动作所引起的振荡。

施密斯预估控制的思想

施密斯预估控制原理是：与D(s)并接一补偿环节，用来补偿被控制对象中的纯滞后部分。这个补偿环节为预估器，其传递函数为Gp(s)(1--e-ts),t为纯滞后时间。由施密斯预估器和控制器D（s）组成的补偿回路称为纯滞后补偿器，其传递函数为D’(s),经补偿后，消除了纯滞后部分对控制系统的影响，且不影响系统的稳定性。

所谓振铃现象，是指数字控制器的输出以二分之一采样频率大幅度衰减的振荡。

振铃现象的消除 第一种方法是先找出D（z）中引起振铃现象的因子（z=-1附近的极点），然后令其中的z=1,根据终值定理，这样处理不影响输出量的稳定值。

第二种方法是从保证闭环系统的特性出发，选择合适的采样周期T及系统闭环时间常数Tt，使得数字控制器的输出避免产生强烈的振铃现象。

软件抗干扰技术

经常采用的软件抗干扰技术技术是数字滤波技术、开关量的软件抗干扰技术、指令冗余技术、软件陷阱等。先进控制技术：模糊控制技术、神经网络控制技术、专家控制技术和预测控制技术。

模糊控制系统通常由模糊控制器、输入输出接口、执行机构、测量装置和被控对象等5个部分组成。

6.6.1数字滤波技术

数字滤波是通过一定得的计算或判断程序，减少干扰在有用信号中比重。

与模拟滤波器相比，数字滤波器的优点：

程序实现，不需硬件，可靠性高，稳定性好。

可以对很低频率进行滤波，克服模拟滤波器的缺点，根据信号不同，采用不同的滤波方法，灵活、方便、功能强。

1平均值滤波：适用于周期性干扰

2中位滤波：使用偶然的脉冲干扰

3限幅滤波：使用偶然的脉冲干扰

4惯性滤波：适用于高频干扰

6.6.2开关量的软件抗干扰技术

1.开关量信号输入抗干扰措施

干扰特点：多呈毛刺状，作用时间短。

解决方法：两次采样、多次采样，完全一致方为有效。

2.开关量信号输出抗干扰措施

惯性大的输出设备（如各类电磁执行机构），对毛刺干扰有一定的耐受能力。

惯性小的设备（如通讯口），耐受能力小，需要输出抗干扰。

解决方案：重复输出统一数据，重复中期尽可能短，外设阶受到干扰信号，还来不及做出反应，一个正确的输出信息又来到了。

6.6.3 指令冗余技术

解决方案：在关键地方插入单字节指令（NOP)，这就是指令冗余。

6.6.4 软件陷阱技术

什么是软件陷阱：就是一条引导指令，强行将捕获的程序引向一个指定的地址，在那里有一段专门对程序出错进行处理的程序。

软件陷阱的实现：无条件转移指令

软件陷阱的位置（1）未使用的中间向量区（2）未使用的大片ROM区3）表格（4）程序区

网络拓扑结构

星形、环形、总线型、树形。

1.网络拓扑结构

（1）星形结构：结构：中心结点是主结点，它接受各分散结点的信息再转发给相应结点，具有中继交换和数据处理功能。

特点：：①网络结构简单，便于控制和管理，建网容易；

②网络延迟时间短，传输错误率较低；

③网络可靠性较低，一旦中央结点出现故障将导致全网瘫痪；

④网络资源大部分在外围点上，相互结点必须经过中央结点才能转发信息；

⑤通讯电路都是专用线路，利用率不高，故网络成本较高。

（2）环形结构：：结构：各结点通过环接口连于一条首尾相连的闭合环形通信线路中，环网中，数据按事先规定好的方向从一个结点单向传送到另一结点。

特点：①信息流在网络中是沿固定的方向流动，故两个结点之间仅有唯一的通路，简化了路径选择控制； ②环路中每个结点的收发信息均由环接口控制，因此控制软件较简单；

③环路中，当某结点故障时，可采用旁路环的方法，提高了可靠性；

④环结构其结点数的增加将影响信息的传输效率，故扩展受到一定的限制。

（3）总线形：；结构：个结点经其接口，通过一条或几条通讯线路与公共总线连接。其任何结点的信息都可以沿着总线传输，并且能被任一结点接收。由于信息传输方向是从发送结点向两端扩散，因此又称为广播式网络。特点：①结构简单灵活，扩展方便；

②可靠性高，网络响应速度快；

③共享资源能力强，便于广播式工作；

④设备少，价格低，安装和使用方便；

⑤由于所有结点共用一条总线，因此总线上传送的信息容易发生冲突和碰撞，故不易用在实时性要求高的场合。

（4）树形：：结构：分层结构，适用于分级管理和控制系统。

特点：①通讯线路总长度较短，连网成本低，易于扩展，但结构较星形复杂；

②网络中除叶结点外，任一结点或连线的故障均影响其所在支路网络的正常工作。

介质访问控制技术

什么介质访问控制?

各结点通过公共通道传输信息，因此存在如何合理分配信道的问题，访问控制方式的功能是合理解决信道的分配。

（1）冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）——适用于总线形

工作原理

当某一结点要发送信息时，首先要侦听网络中有无其它结点正在发送信息，若没有则立即发送；否则，等待一段时间，直至信道空闲，开始发送。

确定等待时间的方法

①当某结点检测到信道被占用后，继续检测，发现空闲，立即发送；

②当某点检测到信道被占用后就延迟一个随机时间，然后再检测。重复这一过程，直到信道空闲，开始发送。

（2）令牌环——适用于环网

令牌的定义

是控制标志，网中只设一张令牌，并依次沿各结点传送。

（3）令牌总线——适用于总线形式

原理：把总线形传输介质的各个结点形成一个逻辑环，即人为地给各个规定一个顺序。控制方式类似于令牌环。.差错控制技术

改善信道的点性能，使误码率降低

（1）奇偶校验

（2）循环冗余校验——CRC校验

（3）纠错方式3种：重发纠错，自动纠错，混合纠错

分布式控制系统

答：分布式控制系统就是指综合了计算机技术、控制技术、CRT显示技术、通信技术，集中了连续控制、批量控制、逻辑顺序控制、数据采集等功能，为用户实现过程控制自动化与信息管理想结合的管控一体化的综合集成系统。什么叫现场总线

现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线是用于过程自动化和制造自动化最底层的现场仪表或现场设备互连的通信网络。

现场总线的体系结构主要表现以下6个方面：

（1）现场通信网络（2）现场设备互连（3）互操作性（4）分散功能块（50通信线供电

（6）开放式互连网络

OPC OPC是用于过程控制的对象链接嵌入技术，OPC采用客户/服务层结构想下层提供接口，时信息进入OPC服务器，向上层提供接口，实现向上互联。

系统集成：

5.计算机远程控制技术 篇五

当前，在企业内部或是一些IT公司当中，都存在着需要技术支持的业务，然而就目前的情况来看，依靠于电话来解决技术的疑难问题，不仅会使彼此在交流中产生误解，还会造成很多错误，耗时耗力。

除此之外，受到自身能力的限制，许多商业用户在使用计算机的过程中时常遇到技术问题，就需要向一些技术人员进行故障的讨教，但是由于技术人员不能只根据用户的描述进行计算机问题的分析，或者即使技术人员的认识到了问题的所在，但用户在按照技术人员的指示进行操作的过程中，由于自身对这些过程不是很熟悉，就会导致问题的恶化。

鉴于此，在计算机内应用通信与网络远程控制技术就能够解决这个难题。

一般来说，技术人员首先要对用户的计算机进行控制，其次根据被控计算机反映的信息来找出问题所在，最后就可以采取相应的操作来解决计算机的问题。

由此可见，这种技术的应用不仅能够消除电话通讯费时费力的弊端，还可以避免指挥用户操作而造成的严重后果。

3.2 计算机通信与网络远程控制技术在工业中的应用

随着工业自动化进程的加快，在工厂当中将计算机、感应器、检测器等机械设备组建成一个相互关联的无线控制网络，对于促进工业的发展具有非常重要的现实意义。

目前，在工厂当中大多使用局域网络，通过实现机械设备与无线局域网络之间的信号转化，从而不断扩展工业设备的联网通信能力。

因此与有线网络相比，无线局域网具有成本低、操作简便、传输数据快等优点，除此之外，还消除了有线电缆的限制使用，实现了无干扰的操作。

与此同时，中心监控计算机通过使用无线局域网将从设备中收集到的数据进行统计、分析和保存，从而为管理者提供有效的参考数据。

当前，在工厂中应用最为广泛的调节器控制就是PID控制，根据系统的误差，运用比例、积分和微分计算出生产的控制量，从而调节工程的生产量。

3.3 计算机通信与网络远程控制技术在军事中的应用

当前，卫星作为通讯技术在网络远程控制中的主要发明，可以用于大地测量、石油勘测、野外营救等诸多领域当中，尤其在军事当中，发挥着侦察、监控等不可替代的作用。

一般来说，卫星在军事当中最为重要的功能便是卫星定位系统，首先，要在军用的飞机、车辆和舰船上安装具有卫星定位功能的用户接收机，然后通过电子地图的应用便可以确定运输工具的具体位置，这就实现了对运输车辆的实时监控，方便对车辆进行及时的调度。

在这个过程当中，运输工具先通过接受终端的导航定位信息，然后经过处理之后，以一定的格式将这些数据通过无线电收发机传送到指挥中心，当中心接收之后对数据进行输入和保存，从而经过处理之后将运输工具和物资的具体位置显示在地图当中。

由于GPS具有精度高、操纵灵活等特点，因此在军事当中得到了广泛的应用，尤其是在战争当中，对于精确制导武器具有非常重要的作用。

参考文献

[1] 曾艳丹.计算机通信与网络远程控制技术应用[J].消费电子，，9(22)：47-59.

[2] 黄梅.基于GSM网络远程控制的智能家居系统[J].价值工程，

6.微型计算机控制技术 篇六

英文名称：Computer contrl technology

课程代码：179003105 课程类别：公共类课程（）学科类课程（）专业必修课（√）专业选修课（）其他（）

学 分： 3.5学分

总 学 时： 60 其中实践学时： 8 授课对象： 电气类专业本科

先修课程：自动控制原理 微机原理 单片机原理等

一、课程目的与任务

本课程主要学习微型计算机控制系统的构成及分类，微型机控制系统的设计方法。讲述计算机控制系统中工程的设计与控制过程设计，过程量I/O通道的构成原理及系统软硬件实现的方法，数字控制器的模拟化设计法、直接数字设计法，以及认识了解DCS和FCS系统等。

本课程旨在培养学生掌握微型计算机控制的基本概念，掌握微型计算机控制系统的基本分析方法和设计方法。要求学生从理论上掌握计算机控制系统的基本原理及应用，为学生提供有效地分析和设计计算机控制系统所需的必要的洞察力、知识和理解力。在实践过程中能利用计算机技术解决控制系统中的实际问题。通过该课程的学习能独立承担和开展计算机控制系统方面的研究工作。

二、教学基本要求

通过本课程的学习，学生应了解计算机控制技术的发展及应用前景。理解计算机控制系统的基本组成。掌握一些最基本的计算机控制系统的分析方法、较简单的软硬件的设计与实现。

三、教学内容（按章、节、目三个层次详细编写，含具体要求、重难点内容和学时分配）1 微型计算机控制系统概述（4学时）

1.1微型计算机控制系统组成（1学时）1.2微型计算机控制系统分类（1学时）

1.3 微型计算机控制系统的发展概况与趋势（1学时）1.4 控制装置种类（1学时）

重点 计算机控制系统组成，计算机控制系统分类，工业控制计算机 难点 计算机控制系统分类 输入/输出通道及接口技术（14学时）

2.1 数字量输入输出通道及接口技术（2学时）2.2 模拟量输入通道接口技术（6学时）2.2.1 多路开关及采样保持器（2学时）

2.2.2 A/D转换器与接口技术（4学时）2.3 模拟量输出通道接口技术（4学时）2.3.1 模拟量输出通道结构形式（2学时）2.3.2 D/A转换器与接口技术（2学时）2.4 硬件抗干扰技术（2学时）

重点

数字量输入输出通道及接口，模拟量输入通道，多路转换器,S/H器，ADC0809,AD574A,A/D转换接口及编程，D/A转换及接口，硬件抗干扰措施 难点 A/D转换接口及编程，D/A转换及接口顺序控制与数字控制技术（6学时）3.1 顺序控制技术（1学时）3.2 数字程序控制技术（5学时）3.2.1 数字程序控制基础（1学时）3.2.2 逐点比较法插补原理（2学时）3.2.3 步进电机控制技术（2学时）

重点 数字程序控制原理，直线插补算法，圆弧插补算法，步机电机工作原理，步进电机计算机控制

难点 逐点比较法插补算法，步进电机计算机控制方法 4.控制系统数据处理技术（4学时）4.1 测量数据预处理技术（1学时）4.2 量程自动转换和标度变换（1学时）

4.3 数字滤波技术（2学时）

重点 系统误差处理方法，量程转换，标度变换，常用数字滤波方法 难点 标度变换，常用数字滤波方法 5数字PID及其算法（10学时）

5.1 PID算法的数字实现（2学时）5.2 数字PID调节中的几个实际问题（2学时）

5.3 几种发展的PID算法（4学时）

5.4 PID参数的整定方法（2学时）

重点 数字控制器模拟化设计方法，数字PID控制算法，改进的数字PID控制器设计，数字PID参数整定方法

难点 数字PID控制算法及其改进，PID参数整定

6直接数字控制极其算法（10学时）6.1 最少拍随动系统的设计（4学时）6.2 最少拍无波纹随动系统的设计（2学时）

6.3大林算法（2学时）

6.4 数字控制器在微机系统中实现的方法（2学时）

重点 数字控制器离散化设计方法，最少拍有纹波控制，最少拍无纹波控制，大林算法 难点 最少拍有纹波控制，最少拍无纹波控制 微机控制系统设计（4学时）

7.1 微机控制系统设计方法及步骤（2学时）

7.2 微机控制系统设计举例（2学时）重点 微机控制系统设计步骤及应用

难点 微机控制系统设计步骤及应用

四、推荐教材或参考书目

（一）推荐教材：

计算机控制技术（第2版）.顾德英主编.北京邮电大学出版社.2007年

（二）参考书目：

微型计算机控制技术（第1版）潘新民，王燕芳编著.高等教育出版社.2001年 计算机控制技术（第1版）于海生编著.机械工业出版社.2007年

计算机控制技术（第1版）薛弘晔 刘原编著 西安电子科技大学出版社.2003年 大纲撰写人：喻晓红 系（教研室）意见： 学院学术委员会意见：（签字）

7.《计算机控制技术》教学方法探讨 篇七

一、课程教学现存问题

1. 计算机控制技术的实践环节是课程学习的重要内容, 系统性的综合实践能力是自动化类专业本科学生应该具备的素质。但由于课时缩短, 本门学科的理论知识又多, 传统的教学方法是教师重点进行理论知识教学, 不注重学生实践方面的培养, 造成理论与实际生产脱节, 违背了本课程的教学宗旨。

2. 学生在掌握理论知识后, 由于没有对所学知识进行完整的、系统性地梳理, 缺乏教师有效指导, 不能独立地设计一套完整的系统, 安装、编程、调试方面的能力也有所欠缺。

3. 由于缺乏创造力的培养, 学生没有把教师所教的知识内化为自己的知识。在实际的生产过程中, 遇到新的问题不能从实际出发去思索问题, 寻找出解决的方法。

二、课程教学改革

1. 课程教学改革原则。

本课程改革的目的是加强实践教学, 突出其适用性, 增强其应用性, 提高学生工业基础能力, 有创造性地对所学知识进行延伸。本着这样的目的, 并结合学校的设备条件、学生的身心发展特点, 在进行教学时以理论联系实际、直观性、启发性、循序渐进、巩固性、量力性为原则, 结合多种教学手段, 促进学生对知识进行系统性地掌握, 提高其实践能力。并结合实际环境及科技的发展, 与时俱进地调整教学手段。

2. 课程教学具体改革方案。

在教学方法的选取上, 要提倡以启发式教学代替传统的“填鸭式”教学。启发式教学有助于调动学生学习的积极性, 促进学生积极主动地去学习。比如, 在讲解输入/输出接口技术相关知识的时候, 教师可以通过展示合适的工程系统例子, 并以讲解其中某一芯片相关通道的知识为例, 引导学生独立自主地查阅器件使用手册。以这种启发式的教学“授之以渔”而不是“授之以鱼”, 利于学生在从事实际的生产活动后, 有能力独立地对所学知识进行延伸, 并独立解决实际生产过程中遇到的问题, 让掌握的知识具备实用的意义。

在教学内容的设置上, 应采取理论课与实验课相结合的模式。以基础理论的传授为主, 同时不忽视实验课的重要性。在实验课形式的选择上要注意以下三个要求: (1) 减少验证性实验内容, 增大综合性、设计性、研究性的实验内容, 根据提出的功能要求和性能指标, 由学生自己完成系统的设计和实验等工作。 (2) 采用开放式实验的方式, 让学生以自由灵活的方式来完成实验, 以激发其积极性。 (3) 把计算机控制技术实验教学拓展开来, 和课程设计教学结合在一起。通过进行相关的实验, 突破知识难点, 更深入直白地掌握知识。在实验过程中发现问题、解决问题, 并把所得到的经验内化为自己的知识。

在作业的布置方面, 教师应注意本课程的理论性和实践性, 并考虑到课时较少, 课后作业的布置应以实践作业代替普通的书面作业, 注重学生实践能力、创新能力的培养。比如, 让学生设计CAN总线的数据采集系统、设计基于MODBUS的变频调速系统。让学生通过看实际设备的说明书开始, 直到完成整个系统的设计和调试, 最终具备工程设计能力。通过对小型控制系统的设计, 使学生更全面掌握硬件电路设计、算法研究、数字仿真、程序设计、实验调试等各项技能, 使其对计算机控制技术的应用形成一个更完整的知识结构。在学生动手实践的过程中, 老师要善于引导学生自己解决问题, 培养学生的动手能力。

三、结束语

计算机控制计术是电气工程及其自动化、自动化等相关自动化类专业的基础课, 它的内容涉及面广泛, 具有很强的理论性和实践性, 对相关专业学生的培养起着重要的作用。计算机控制技术的知识内容, 随着科技的进步又是不断更新的。因此, 对计算机控制技术课程教学的探究是很有意义的, 通过明确目的、与时俱进、结合学生兴趣爱好合理地对课程教学进行改革, 能有效地促进学生对知识的掌握, 调动学生学习的主动性、积极性, 培养出适应时代发展的应用型人才, 提高教师的教学质量。

摘要：本文结合《计算机控制技术》课程理论性与实践性的特点, 分析课程教学中出现的问题, 并结合时代背景、教学条件、科技发展现状, 提出课程教学过程改进方案, 探讨促进学生掌握知识, 探索提高教学质量的教学方法。

关键词：计算机控制技术,课程教学,改革

参考文献

[1]王建华, 等.计算机控制技术[M].北京:高等教育出版社, 2009.

[2]吴文侃, 杨汉青.比较教育学[M].北京:人民教育出版社, 1999.

[3]曹承志.微型计算机控制新技术[M].北京:机械工业出版社, 2001.

[4]高志敏.成人教育心理学[M].上海科技教育出版社, 1999.

[5]黎萍, 刘保军.计算机控制技术教学改革初探[J].中国电力教育, 2011, (27) .

[6]赖寿宏.微型计算机控制技术[M].北京:机械工业出版社, 2005.

8.计算机控制技术在工业上的应用 篇八

关键词：计算机应用;工业;自动控制

自从工业技术革命以来，工业生产技术得到了快速发展。在工业生产过程中自动化系统的发展受到了人们的广泛关注，计算机技术在自动化系统中的应用，取得了非常明显的效果。当前，它已经成为了工业生产中不可或缺的工具。

“计算机控制系统”综合了计算机、自动控制理论和自动化仪表等项技术，并将这些先进技术集成起来应用于工业生产过程。计算机控制系统是自动控制技术和计算机技术相结合的产物，利用计算机来实现生产过程自动控制的系统，它由控制计算机本体和受控对象两大部分组成。

一、计算机控制技术的发展

计算机控制技术的思想始于上世纪五十年代中期，美国TRW航空公司与美国德克萨斯州的一个炼油厂合作，进行计算机控制的研究，他们设计出了一个利用计算机控制实现反应器供料最佳分配，根据催化剂活性测量结果来控制热水的流量以及确定最优循环的系统。这项具有跨时代意义的工作为计算机控制技术的发展奠定了基础，从此，计算机控制技术迅速发展，并被各行各业广泛应用。

伴随着计算机技术的飞速发展，计算机控制技术也紧随其后，迅猛的发展起来，其发展过程大致可以分为四个阶段：（1）开创时期（2）直接数字控制时期（3）小型计算机时期（4）微型计算机时期。如今计算机控制技术的发展又多了许多新的方向：计算机控制的网络化;计算机控制的集成化;计算机控制的智能化;计算机控制技术的标准化。

二、计算机控制技术的应用领域

（1）计算机控制技术在工业领域的应用：计算机控制技术在工业上的发展有几个阶段：最初能实现如信息处理、数据采集、过程控制、在线优化、甚至实时调度、生产计划等操作控制功能;到能满足如非线性、时变动态特性等要求的递阶控制;再到基于微处理器的分散控制;再到过程诊断技术，目前主要应用于电力和化工工业;然后到广泛地用于产品质量检测与控制等方面的传感器开发及高级控制技术;现在，美国、日本及其它工业发达的国家正投入大量的人力、物力和财力致力于机器人的研制与开发。这些机器人主要应用于制造行业，也将在过程工业中发挥越来越重要的作用。今后，社会将面临新的研究课题，制造系统和专家系统。（2）计算机控制技术在医学领域的应用：根据我国现状，中药生产企业，一般把综合间歇控制系统分成两部分来搞，即生产管理部分和实时控制部分。（3）计算机控制技术在农业领域的应用：智能温室大棚中利用计算机进行远程监控和操作，还可设计自动控制无人管理温室大棚。根据远程传感器搜集来的温度、湿度、光照等模拟信息，经输入通道进行AD转换，传入计算机，计算机既可以利用这些数据进行监控，同时又可以利用这些数据对大棚进行控制，进行加湿、加温、增加光照等控制，从而实现温室大棚的自动化智能控制。（4）计算机控制技术在航空领域的应用：近几年来，从我国载人航天技术成功以来，航空航天技术已经得到越来越多的国人关注，一个又一个瞩目成绩的取得离不开自动化控制技术的发展，而这其中计算机控制技术又占据着重要的位置。

三、工业计算机控制技术的发展趋势

（1）工业计算机控制技术的网络化。将控制系统网络化，使控制作用的实现不再局限于传统意义上的控制系统，而是由各种仪表单元分别独立完成各自的工作，然后再通过网络进行彼此间的信息交换和组织，并相互协作，最终实现预定完成的控制任务。这种近似于模块化的思想，可以使各部分独立工作，不产生干扰，有可以根据需要增减控制网络中的个体，大大增强了系统的实用性。（2）工业计算机控制技术的集成化。计算机集成制造系统将成为21世纪占主导地位的新型生产方式，世界上很多国家包括我国都已经把发展计算机控制技术作为本国制造工业的发展战略，并制定了许多由政府或工业界支持的计划，用以推动计算机集成制造系统的开发与应用。计算机控制系统的集成化也已经成为当今计算机控制技术的又一发展趋势。（3）工业计算机控制技术的智能化。目前的典型智能控制方法有：模糊控制、专家控制、神经网络控制等。模糊控制绕过了对象的不确定性、不精确性、噪声、非线性、时变性以及时滞性等影响，实现简单，适应面广。（4）工业计算机控制技术的标准化。任何技术的发展最终都会趋向于标准化，计算机控制技术也不例外，将计算机控制技术标准化，可大大促进计算机控制技术的发展。目前国际公认的标准尚未建立，但已有很多厂商愿意采用一些通用性较强的产品，相信不久的将来，计算机控制技术必将建立一套国际化通用标准。

综上所述，计算机控制在工业系统中的应用已取得了可喜的进展，而且随着计算机技术的继续发展，系统和控制理论与实践的不断深化，将得到进一步完善和发展，并为提高生产设备性能、产品质量，稀有资源的有效利用发挥更大的作用。

参考文献：

[1] 《现代控制系统》（第10版）？ISBN：978-7-302-16207-0

[2] 《计算机控制原理与应用》陈炳和ISBN：978-7-81124-167-9