浅谈计算机在自动控制中的应用

侯光鑫

摘要：计算机自动控制目前在我国诸多行业都得到了普遍的应用，与我们的生活密不可分，为我国的经济发展提供必要的技术保障。如何做好计算机自动控制系统，使其在我国的各行业中发挥更大的功效，成为我们目前越来越重视的课题。

关键词：计算机 自动控制 自动化

1.计算机自动控制概述

计算机自动控制一般的机器是由人控制的，人给机器一个指令，机器就完，成一个操作。计算机的操作也是受人控制的，但由于计算机具有内部存储能力，可以将指令事先输入到计算机存储起来，在计算机开始工作以后，从存储单元中依次去取指令，用来控制计算机的操作，从而使人们可以不必干预计算机的工作，实现操作的自动化。

2.计算机控制的系统特点和分类

2.1计算机控制的系统特点

自动控制对于我国工业、农业和科学技术的发展有着越来越重要的地位。不仅在宇航导弹制导系统中、核技术以及火器控制等军事方面有着紧密的联系，逐渐已经密不可分，在金属冶炼、仪器制造和一般工业生产方面都有着相关的影响，为实现工业的自动化控制、改善劳动条件、提供经济建设等方面都贡献着自身价值。计算机本身有着较大的存储功能，较强的逻辑判断能力及较快的运算速度，计算机控制可以帮助自动控制中实际的困难，解决相关的问题瓶颈，可以提升自动控制的性能指标。

2.2计算机控制的系统分类

计算机的自动化控制主要可以分为以下几类：①数据处理系统。数据本身没有可控性，但是一个控制系统离不开数据的采集和处理，计算机的数据处理系统对生产过程大量参数的几类和实时分析，以达到对生产过程各种趋势分析。②监督控制。监督控制中计算机根据生产过程工艺参数和数学模型给出工艺参数的最佳值，作为模拟调节器或数字调节器的比例中项定值，监督控制系统分级控制计算机。

3.计算机控制系统的应用类型

3.1数据采集系统

在这种应用中，计算机只承担数据的采集跟处理工作，而不直接参与控制。它对生产过程各种工艺变量进行巡回检测、处理、记录及变量的超限报警，同时对这些变量进行累计分析和实时分析，得出各种趋势分析，为操作人员提供参考。

3.2直接数字控制系统

计算机根据控制规律进行运算，然后将结果经过过程输出通道，作用到被控对象，从而使被控变量符合要求的性能指标。与模拟系统不同之处在于，在模拟系统中，信号的传送不需要数字化；而数字系统必须先进行模数转换，输出控制信号也必须进行数模转换，然后才能驱动执行机构。因为计算机有较强的计算能力，所以控制算法的改变很方便。

由于计算机直接承担控制任务，所以要求实时性要好、可靠性高和适应性强。

3.3监督计算机控制系统

这个系统根据生产过程的工况和已定的数学模型，进行优化分析计算，产生最优化设定值，送给直接数字控制系统执行。监督计算机系统承担着高级控制与管理任务，要求数据处理功能强，存储容量大等，一般采用较高档微机。

3.4分级控制系统

DCS是分散控制系统的简称，国内一般习惯称为集散控制系统。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机、通讯、显示和控制等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。

3.5现场总线控制系统

也就是FCS，是新一代分布式控制系统。该系统改进了DCS系统成本高，各厂商的产品通信标准不统一而造成不能互联的弱点。近年来，由于现场总线的发展，智能传感器跟执行器也向数字化方向发展，用数字信号取代4-20mA模拟信号，为现场总线的应用奠定了基础。现场总线是连接工业现场仪表和控制装置之间的全数字化、双向、多站点的串行通信网络。现场总线被称为21世纪的工业控制网络标准。

4.计算机自动控制工作原理

自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。它的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业控制，二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪，火炮定位系统，雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备，进一步促进并完善了自动控制理论的发展。到战后，以形成完整的自动控制理论体系，这就是以传递函数为基础的经典控制理论，它主要研究单输入—单输出，线形定常数系统的分析和设计问题。

4.1自动控制系统

为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的总体，这就是自动控制系统。在自动控制系统中，被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量，它可以要求保持为某一恒定值，例如温度，压力或飞行航迹等；而控制装置则是对被控对象施加控制作用的机构的总体，它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制，但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。

4.2 反馈控制系统

在反馈控制系统中，控制装置对被控装置施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现对被控量进行控制的任务，这就是反馈控制的原理。下面是一个标准的反馈模型：

公式：X（n+1）=Xn+（A/Xn^2-Xn）1/3设A=5，开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}

這种方法可以自动调节，第一步与第三步取值偏大，但是计算出来以后输出值会自动转小；第二步，第四步输入值偏小，输出值自动转大。X4=1.7099。

随着我国经济的迅猛发展，计算机应用在我国各个行业得到较快的普及，自动控制系统目前已经普及到各个行业及领域。为我国的经济发展提供必要的技术支持，通过本文的理论研究可以为今后实际操作提供必要的支持与研究素材。

参考文献：

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