计算机控制技术综述2

Hefei University

课程综述

课程题目：计算机控制技术

姓名：王从标

学号: 0805070097 指导老师：丁健

完成时间：2011.6.10

《计算机控制技术》课程综述

1、内容介绍

计算机控制是自动控制理论与计算机技术相结合而产生的一门新兴学科，计算机控制技术是随着计算机技术的发展而发展起来的。计算机的应用促进了控制理论的发展，先进的控制理论和计算机技术相结合推动计算机控制技术不断前进。近年来，随着计算机技术、自动控制技术、检测与传感器技术、网络与通信技术、微电子技术、CRT显示技术、现场总线智能仪表、软件技术以及自控理论的高速发展，计算机控制的技术水平大大提高，计算机控制系统的应用突飞猛进。利用计算机控制技术，人们可以对现场的各种设备进行远程监控，完成常规控制技术无法完成的任务，微型计算机控制已经被广泛地应用于军事、农业、工业、航空航天以及日常生活的各个领域。可以说，21世纪是计算机和控制技术获得重大发展的时代，大到载人航天飞船的研制成功，小到日用的家用电器，甚至计算机控制的家庭主妇机器人，到处可见计算机控制系统的应用。计算机控制技术的发展日新月异，作为现代从事工业控制和智能仪表研究、开发及使用的技术人员，必须不断学习，加快知识更新的速度，才能适应社会的需要，才能在工业控制领域里继续邀游。

微型计算机控制技术是一门跨学科以及应用性、技术性、综合性都很强的专业技术课程，要求具备较强的自动控制理论、微型计算机原理、模拟电子技术、数字电子技术等专业基础知识。通过学习，要求掌握计算机控制系统的控制原理和分析设计方法，具备基本的设计技能，能够设计出简单的计算机控制系统。

2、计算机控制系统

计算机控制系统(Computer Control System，简称CCS)是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。这里的计算机通常指数字计算机，可以有各种规模，如从微型到大型的通用或专用计算机。辅助部件主要指输入输出接口、检测装置和执行装置等。与被控对象的联系和部件间的联系，可以是有线方式，如通过电缆的模拟信号或数字信号进行联系；也可以是无线方式，如用红外线、微波、无线电波、光波等进行联系。被控对象的范围很广，包括各行各业的生产过程、机械装置、交通工具、机器人、实验装置、仪器仪表、家庭生活设施、家用电器和儿童玩具等。控制目的可以是使被控对象的状态或运动过程达到某种要求，也可以是达到某种最优化目标。

计算机控制系统就是利用计算机（通常称为工业控制计算机）来实现工业过程自动控制的系统。在计算机控制系统中，由于工业控制机的输入和输出时数字信号，而现场采集到得信号或送到执行机构的信号大多是模拟信号，因此与常规的按偏差控制的闭环负反馈系统相比，计算机控制系统需要有莫属转换器和数模转换器这两个环节。

计算机把通过测量元件、变送单元和模数转换器送来的数字信号，直接反馈到输入端与设定值进行比较，然后根据要求按偏差进行运算，所得到数字量输出信号经过数模转换器送到执行机构，对被控对象进行控制，使被控变量稳定在设定值上。这种系统称为闭环控制系统。

计算机控制系统由工业控制机和生产过程两大部分组成。工业控制机硬件指计算机本身及外围设备。硬件包括计算机、过程输入输出接口、人机接口、外部存储器等。软件系统是能完成各种功能计算机程序的总和，通常包括系统软件跟应用软件。

3、计算机控制系统的硬件设计技术

3.1、数字量以及模拟量输入输出接口与过程通道

（1）数字量输入输出接口与过程通道

数字量输入通道（ DI 通道）的任务--是把生产过程中的数字信号转换成计算机易于接受的形式。

信号调理电路--虽然都是数字信号，不需进行A/D 转换，但对通道中可能引入的各种干扰必须采取相应的技术措施，即在外部信号与单片机之间要设置输入信号调理电路。（2）模拟量输入输出接口与过程通道

模拟量输入信号的连接

0～5V 的标准电压信号，A/D 转换器的输入除单极性外，也可以接成双极性。用户可通过改变外接线路来改变量程( AD574 ) 。有的A/D 转换器可以直接接入传感器的信号，如 AD670。单通道输入、多通道输入方式。

两种设计方法:

采用单通道 A/D 芯片( 需在模拟量输入端加接多路开关、采样/保持器)，

采用带有多路开关的 A/D 转换器( 如 ADC0808 和 AD7581、ADC0816 )。

数字量输出引脚的连接

A/D 转换器内部未含输出锁存器。需通过锁存器或 I/O 接口与微型机相连。常用芯片Intel 8155、8255、8243、74LS273、74LS373、8212 等。

A/D 转换器内部含有数据输出锁存器

可直接与微型机相连。也可以通过 I/O 接口连接, 以便增加控制功能。

A/D 转换器的启动方式，转换结束信号的处理方法，参考电平的连接，A/D 转换是在 D/A 转换的基础上实现的。

4、数字控制技术

4.1、数字控制基础

数字控制(NC)：用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法、数控系统：采用数控技术的控制系统、数控设备：采用了数控系统的设备、计算机数控系统(CNC)：以计算机为核心的数控系统。

4.2、逐点比较法插补原理

（1）曲线分段

将如图所示曲线分割成若干段，可以是直线段，也可以是曲线段，分割成了三段。把a、b、c、d四点坐标记下来并送给计算机。图形分割原则应保证线段所连的曲线与原图形误差在允许范围内。

（2）插值（或插补）

当给定a、b、c、d各点坐标x和y值之后，求得各坐标值间的中间值的数值计算方法称插值或插补。

直线插补：在给定的两个基点之间用一条近似直线来逼近。

二次曲线插补：在给定的两个基点之间用一条近似曲线来逼近。

（3）绘图或加工

把插补运算过程中定出的各中间点，以脉冲信号形式去控制x、y方向上的步进电机，带动绘图笔、刀具等，绘出图形或加工所要求轮廓。每一个脉冲信号代表步进电机走一步，即绘图笔或刀具在x或y方向移动一个位置。对应于每个脉冲移动的相对位置称为脉冲当量，又称为步长，常用△x和△y表示，且总是取△x=△y。

5、常规及复杂控制技术

5.1 数字控制器的连续化设计技术

1、概述

数字控制器的连续化设计是忽略控制回路中所有的零阶保持器和采样器，在S域中按连续系统进行设计，然后通过某种近似将连续控制器离散化为数字控制器，并由计算机来实现。

2、设计问题

G(s)是被控对象的传递函数，H(s)是零阶保持器，D(z)是数字控制器。设计问题是：根据已知的系统性能指标和G(s)来设计出数字控制器D(z)。

数字控制器的连续化设计步骤：

(1) 设计假想的连续控制器

(2) 选择采样周期 T

(3) 将D(s)离散化为D(z)

(4) 设计由计算机实现的控制算法

(5) 校验控制器D(z)设计完成并求出控制算法后，需要检验其闭环特性是否符合设计要求，可采用数字仿真来验证，若满足设计要求，设计结束，否则应修改设计。

5.2 数字控制器的离散化设计技术

1、概述

数字控制器的连续化设计，是立足于连续控制系统控制器的设计，然后在计算机上进行数字模拟来实现的，该方法在被控对象的特性不太清楚时，可充分利用技术成熟的连续化设计技术(如PID控制器设计技术)，并把它移植到计算机上予以实现，以达到满意控制效果由于控制任务需要，当所选择的采样周期比较大或对控制质量要求比较高时，必须从被控对象的特性出发，直接根据计算机控制理论(采样控制理论)来设计数字控制器，这类方法称为离散化设计方法

离散化设计技术比连续化设计技术更具有一般意义，它完全是根据采样控制系统的特点进行分析和综合，并导出相应的控制规律和算法。

2、设计问题

Gc(s)是被控对象的连续传递函数，D(z)是数字控制器的脉冲传递函数，H(s)是零阶保持器的传递函数，T是采样周期)。

5.3 串级控制技术

1、串级控制系统基本概念

主调节回路要保证控制精度，主调节器一般采用PID控制器;副调节回路克服主要干扰，系统中起“粗调”作用，副调节器一般采用P或PI控制器。双回路串级控制系统。

串级控制系统在每个采样周期的计算顺序。采样并获得当前输出采样值；计算主回路的偏差e1(k)；计算主回路PID控制器的输出u1(k)；计算副回路的偏差e2(k)；计算副回路PID 控制器的输出u2(k)。

2、输出到被控对象。

串级控制系统的控制方式

异步采样控制，即主回路的采样控制周期T1是副回路采样控制周期T2的整数倍。

同步采样控制，即主、副回路的采样控制周期相同，但因副对象响应速度较快，故应以副回路为准。

3、串级控制系统的应用目的

用于抑制系统的主要干扰；用于克服对象的纯滞后；用于减少对象的非线性影响。

6、现代控制技术

建立在状态空间法基础上的一种控制理论，是自动控制理论的一个主要组成部分。在现代控制理论中，对控制系统的分析和设计主要是通过对系统的状态变量的描述来进行的，基本的方法是时间域方法。现代控制理论比经典控制理论所能处理的控制问题要广泛得多，包括线性系统和非线性系统，定常系统和时变系统，单变量系统和多变量系统。它所采用的方法和算法也更适合于在数字计算机上进行。现代控制理论还为设计和构造具有指定的性能指标的最优控制系统提供了可能性。现代控制理论的名称是在1960年以后开始出现的，用以区别当时已经相当成熟并在后来被称为经典控制理论的那些方法。现代控制理论已在航空航天技术、军事技术、通信系统、生产过程等方面得到广泛的应用。现代控制理论的某些概念和方法，还被应用于人口控制、交通管理、生态系统、经济系统等的研究中。

发展过程现代控制理论是在20世纪50年代中期迅速兴起的空间技术的推动下发展起

来的。空间技术的发展迫切要求建立新的控制原理，以解决诸如把宇宙火箭和人造卫星用最少燃料或最短时间准确地发射到预定轨道一类的控制问题。这类控制问题十分复杂，采用经典控制理论难以解决。1958年，苏联科学家Л.С.庞特里亚金提出了名为极大值原理的综合控制系统的新方法。在这之前,美国学者R.贝尔曼于1954年创立了动态规划,并在1956年应用于控制过程。他们的研究成果解决了空间技术中出现的复杂控制问题，并开拓了控制理论中最优控制理论这一新的领域。1960～1961年，美国学者R.E.卡尔曼和R.S.布什建立了卡尔曼-布什滤波理论,因而有可能有效地考虑控制问题中所存在的随机噪声的影响，把控制理论的研究范围扩大，包括了更为复杂的控制问题。几乎在同一时期内，贝尔曼、卡尔曼等人把状态空间法系统地引入控制理论中。状态空间法对揭示和认识控制系统的许多重要特性具有关键的作用。其中能控性和能观测性尤为重要，成为控制理论两个最基本的概念。到60年代初，一套以状态空间法、极大值原理、动态规划、卡尔曼-布什滤波为基础的分析和设计控制系统的新的原理和方法已经确立，这标志着现代控制理论的形成。

学科内容现代控制理论所包含的学科内容十分广泛,主要的方面有:线性系统理论、非线性系统理论、最优控制理论、随机控制理论和适应控制理论。

线性系统理论它是现代控制理论中最为基本和比较成熟的一个分支，着重于研究线性系统中状态的控制和观测问题，其基本的分析和综合方法是状态空间法。按所采用的数学工具，线性系统理论通常分成为三个学派：基于几何概念和方法的几何理论，代表人物是W.M.旺纳姆;基于抽象代数方法的代数理论,代表人物是R.E.卡尔曼；基于复变量方法的频域理论，代表人物是H.H.罗森布罗克。

非线性系统理论非线性系统的分析和综合理论尚不完善。研究领域主要还限于系统的运动稳定性、双线性系统的控制和观测问题、非线性反馈问题等。更一般的非线性系统理论还有待建立。从70年代中期以来，由微分几何理论得出的某些方法对分析某些类型的非线性系统提供了有力的理论工具。

最优控制理论最优控制理论是设计最优控制系统的理论基础，主要研究受控系统在指定性能指标实现最优时的控制规律及其综合方法。在最优控制理论中，用于综合最优控制系统的主要方法有极大值原理和动态规划。最优控制理论的研究范围正在不断扩大，诸如大系统的最优控制、分布参数系统的最优控制等。

随机控制理论随机控制理论的目标是解决随机控制系统的分析和综合问题。维纳滤波理论和卡尔曼-布什滤波理论是随机控制理论的基础之一。随机控制理论的一个主要组成部分是随机最优控制，这类随机控制问题的求解有赖于动态规划的概念和方法。

7、先进控制技术

7.1 模糊控制技术

随着人类社会的发展，问题日益高度复杂，测量和计算的高精确度已走向其反面，常规

的自动控制要求更多..数据高度准确，一旦有错可能导致整个系统失灵。而采用模糊逻辑控制，一处出点错即纠正，不会拖累全局，故系统稳定，容错性好。

模糊更多..技术运用在彩色电视机的中央微处理器中时，将会建立I2C总线控制，使电视机智能化。我们知道，在收看电视机节目时，如果观看距离远且房间明亮，应强调轮廓的亮度，而在观看距离近且房间较暗的情况下，则强调细节的表现力。于是人们希望在房间亮度和观看距离等客观条件变化时，能够通过对亮度和对比度的控制来实现层次感的控制，并同时通过改变速度调制和清晰度来控制立体感。在大量的实践中，人们确认这样一种电视图像能够使观众较长时间看电视而不产生视觉疲劳，同时又有合适的对比度感。然而这其中的“亮暗”、“远近”以及“层次对比”等却是一个十分模糊的概念，这种什么样算亮、暗，什么样算远、近的模糊性质，是以往的精确控制无能为力的，对比，模糊控制更多..技术却可以使你满意。但这是非常高的现代科学技术。

8、计算机控制系统软件设计

8.1 程序设计技术

软件是计算机系统中与硬件相互依存的另一部分，它是包括程序，数据及其相关文档的完整集合；程序是按事先设计的功能和性能要求执行的指令序列；数据是使程序能正常操纵信息的数据结构；文档是与程序开发，维护和使用有关的图文材料。

8.2 测量数据预处理技术

在主要的处理以前对数据进行的一些处理。如对大部分地球物理面积性观测数据在进行转换或增强处理之前，首先将不规则分布的测网经过插值转换为规则网的处理，以利于计算机的运算。另外，对于一些剖面测量数据，如地震资料预处理有垂直叠加、重排、加道头、编辑、重新取样、多路编辑等。

8.3 数字控制器的工程实现

最少拍控制器是基于准确的被控对象而建立的一种控制算法。为了解决最少拍控制系统实验教学环节中控制器算法与被控对象传输函数难以匹配而导致输出波形不理想的问题。文章针对一阶惯性积分系统的实验电路,验证了最少拍控制器的优点,并提出了一种实验方法,利用MA TLAB仿真平台,提出了一种新的仿真思路,该仿真电路不仅实现了系统参数的匹配,提高系统快速响应性;而且把仿真电路与实际实验电路结合起来,实现了近似模拟实际实验电路,完成了实际实验电路的测试指标,仿真结果比实际实验电路输出结果更贴近理论计算结果,提高了实验数据的可读性,这就更易于初学者学习掌握最少拍控制系统在实际系统中的应用,因而,这种仿真思路具有较高的参考价值。

8.4 系统的有限字长数值问题

数的定标：在进行数字系统设计时，无法将小数直接表示出来，因此需要指定小数点的位置。

有2中方法：Qx表示法和Sm.n表示法。

以8为数D[7:0]为例

Qx中x的值表示在8位数中小数位有x位，整数位有8-x位，决定了所表示数的精度为2^(-x)

Sm.n表示在8位数中小数位有n位，整数位有m位（m+n=8）

对于同样的8位数，小数点位置不同所表示的十进制数不同，因此表示的精度和范围就不同。当x越大精度越高，表示的范围越小。可见，数值范围和精度是互相矛盾的。

数的2进制表示方法，所以任何一个数值都是用有限字长的2进制数表示的，也就是说数值的表示精度和动态范围不会是无限大，所以在FPGA设计时需要考虑有限字长的影响。主要有3方面的误差：输入量化误差，系数量化误差，运算量化误差。

FPGA器件的字长可以根据需要任意指定，字长越长，量化误差越小，但同时占用的片内资源越多，编译、仿真时间和系统成本也因之上升。

8.5 软件抗干扰技术

与干扰相关的几个概念：

干扰：是指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。

干扰源：产生干扰信号的原因

干扰对象：干扰源通过传播途径影响的器件或系统

干扰系统的三个要素：干扰源、传播途径及干扰对象。

抗干扰技术就是通过对这三要素中的一个或多个采取必要措施来实现的。

软件陷阱：

软件陷阱是在非程序区的特定地方设置一条引导引导指令（看作一个陷阱），程序正常运行，不会落入该引导指令的陷阱，当CPU受到干扰，程序“跑飞”时，如果落入指令陷阱，将由引导指令将“跑飞”的程序强制跳转到出错处理程序，由该程序段进行出错处理和程序恢复。

9、分布式测控网络技术

9.1 分布式控制系统(DCS)

1、DCS在上世纪80年代甚至90年代还是技术含量高、应用相对复杂、价格也相当昂贵的工业控制系统。随着应用的普及，大家对信息技术的理解，DCS已经走出高贵的神秘塔，变成大家熟悉的、价格合理的常规控制产品。

2、DCS的集成性则体现在两个方面：功能的集成和产品的集成。过去的DCS 厂商基本上是以自主开发为主，提供的系统也是自己的系统。当今的DCS 厂商更强调的系统集成性和方案能力，DCS中除保留传统DCS所实现的过程控制功能之外，还集成了PLC（可编程逻辑控制器）、RTU（采集发送器）、FCS、各种多回路调节器、各种智能采集或控制单元等。此外，各DCS厂商不再把开发组态软件或制造各种硬件单元视为核心技术，而是纷纷把DCS 的各个组成部分采用第三方集成方式或OEM方式。

3、自20世纪80年代末以来，有几种现场总线技术已经逐渐发展成熟，并在一些特定的应用领域显示了影响力和优势，它们是可寻址远程变换器数据链路HART(Highway Addressable Remote Transducer)、控制器局部网CAN(Controller Area Network)、局部操作网络LON(Local Operating Network)、过程现场总线PROFIBUS(Process Fieldbus)和基金会现场总线FF(Foundation Fieldbus)，这些现场总线各具特色，对于现场总线技术的发展发挥着重要作用。

9.2 现场总线控制系统

1、现场总线控制系统的基本概念

访问方法（Media Access）- 指在总线上通讯的权利。有三种主要的类型：

（1）CD- 冲突监测（collision detection）- 所有的发送器必须同时是接收器。

（2）BA- 逐位仲裁（Bitwise arbitration）-地址最低的节点，优先级最高，享有继续通讯的权力，而另一个节点则停止通讯。DeviceNet采用这种访问方法。

2、现场总线控制系统的应用

现场总线技术自推广以来，已经在世界范围内应用于工业控制的各个领域。现场总线的技术推广有了三、四年的时间，已经或正在应用于冶金、汽车制造、烟草机械、环境保护、石油化工、电力能源、纺织机械等各个行业。

应用的总线协议主要包括PROFIBUS、DeviceNet、Foundation、Fieldbus、Interbus_S 等。在汽车行业，现场总线控制技术应用的非常普遍，近两年国内新的汽车生产线和旧的生产线的改造，大部分都采用了现场总线的控制技术。国外设计的现场总线控制系统已应用很广泛，从单机设备到整个生产线的输送系统，全部采用现场总线的控制方法。而国内的应用仍大多集中中生产线的输送系统、随着技术的不断发展和观念的更新必然会逐步扩展其应用领域。

10、计算机控制系统设计与实现

10.1 系统设计的原则与步骤

计算机控制系统的设计，既是一个理论问题，又是一个工程问题

进行计算机控制系统的工程设计，不仅要掌握生产过程的工艺要求、被控对象的动态和静态特性，还要熟悉检测、计算机、通信、自动控制、微电子等技术。

计算机控制系统的理论设计包括：建立被控对象的数学模型；确定满足一定技术经济指标的系统目标函数，寻求满足该目标函数的控制规律；选择适宜的计算方法和程序设计语言；进行系统功能的软、硬件界面划分，并对硬件提出具体要求。

1、原则：操作性能好，维护与维修方便；通用性好，便于扩展；可靠性高；实时性好，适应性强；经济效益好。

2、步骤：确定任务阶段；工程设计阶段；离线仿真和调试阶段；在线调试和投运阶段。

10.2 系统的工程设计与实现

1、设计原则：

对于不同的控制对象，系统的设计方案和具体的技术指标是不同的，但控制系统的设计原则是相同的。这就是满足工艺要求，可靠性高，操作性能好，实时性强，通用性好，经济效益高。

2、实现介绍：

作为一个计算机控制系统的工程项目，在设计研制过程中应经过哪些步骤，这是需要认真考虑的。如果步骤不清，或者每一步需要做什么不明确，就有可能引起研制过程中的混乱甚至返工。计算机控制系统的研制过程一般可分为4个阶段：准备阶段、设计阶段、仿真及调试阶段和现场调试运行阶段。

参考文献：

【1】于海生编著《计算机控制技术》；

【2】王孝武编著《现代控制理论》等;

计算机控制系统课后习题附标准答案

1 计算机控制系统概述 习题参考答案 1.计算机控制系统的控制过程是怎样的? 计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤： (1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。 (2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。 (3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？ (1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。 (2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。 (3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。 3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 由四部分组成。 图1.1微机控制系统组成框图 (1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优

化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。 (2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。 (3)外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。其中操作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容；还应有按钮，完成系统的启、停等功能；操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护功能。 (4)检测与执行机构 a.测量变送单元：在微机控制系统中，为了收集和测量各种参数，采用了各种检测元件及变送器，其主要功能是将被检测参数的非电量转换成电量，例如热电偶把温度转换成mV信号；压力变送器可以把压力转换变为电信号，这些信号经变送器转换成统一的计算机标准电平信号(0～5V或4～20mA)后，再送入微机。 b.执行机构：要控制生产过程，必须有执行机构，它是微机控制系统中的重要部件，其功能是根据微机输出的控制信号，改变输出的角位移或直线位移，并通过调节机构改变被调介质的流量或能量，使生产过程符合预定的要求。例如，在温度控制系统中，微机根据温度的误差计算出相应的控制量，输出给执行机构(调节阀)来控制进入加热炉的煤气(或油)量以实现预期的温度值。常用的执行机构有电动、液动和气动等控制形式，也有的采用马达、步进电机及可控硅元件等进行控制。 4.微型计算机控制系统软件有什么作用？说出各部分软件的作用。 软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。整个计算机系统的动作，都是在软件的指挥下协调进行的，因此说软件是微机系统的中枢神经。就功能来分，软件可分为系统软件、应用软件及数据库。 (1)系统软件：它是由计算机设计者提供的专门用来使用和管理计算机的程序。对用户来说，系统软件只是作为开发应用软件的工具，是不需要自己设计的。系统软件包括： a.操作系统：即为管理程序、磁盘操作系统程序、监控程序等； b.诊断系统：指的是调节程序及故障诊断程序； c.开发系统：包括各种程序设计语言、语言处理程序(编译程序)、服务程序(装 2

简要分析计算机技术的发展趋势

简要分析计算机技术的发展趋势 最近几年，我国科学技术得到了较快发展，我国当前已经进入信息化社会，全国各个领域普遍应用计算机网络技术，计算机网络的应用给人们的生活生产带来了翻天覆地的变化，不但提高了人们的生活质量而且也促进了我国市场经济的快速发展，使我国经济与文化与国际间的差距越来越小，随着计算机的普遍应用为人们呈现了新的世界，大大提高了人们的生活水平。随着社会的快速发展，笔者认为计算机技术也将实现跨越式发展，将来的计算机技术将呈现为更为丰富的特点，在为人们生产提供极大便利的同时更为有效的改变人们的生活。 1 当前计算机技术的特点 1.1 网络化特点 计算机网络化技术就是有效结合计算机技术与现代通信技术将世界各地的计算机有机联系在一起，从而形成一个功能强大、规模巨大、传递信息速度较快的大型网络，利用大力整合世界各地的信息资源，从而形成丰富的优质资源在网络中以共享的形式存在。当前世界范围内的网络技术得到了广泛发展，各个大型公司、各级政府部门、家庭计算机已经实现了全面普及，结合网络技术将其有机联系在一起，有利于在极短的时间内实现信息的收集与处理、传输。 1.2 多极化特点 社会中拥有着各种各样的行业，不同行业对计算机有着不同的要求，尤其是在航天航空、现代军事当中应用着一些大型与巨型计算机，人

们在需求计算机方面不再只讲求小型个人计算机，而呈现为要求同时呈现微型、小型、大型、巨型等各种各样的计算机，已经表现为明显的多极化特点。 1.3 智能化特点 在第五代计算机中，计算机智能化就是利用提前编制一定的程序指令植入计算机当中，使计算机与人的思维、感觉产生一定的关系，从而可以加快处理信息的速度，在当前生活当中，计算机智能化研究已得到更多人的关注，如计算机机器人技术的出现。 1.4 多媒体化特点 在此方面的多媒体化就是将通信技术、计算机技术与大众传播技术有机结合在一起，可以同时拥有视频、图像、文本、图形、文字、声音等多种功能，将计算机技术中的丰富信息集成为一个整体，不受人机矛盾关系的影响，可以利用最为恰当的手段解决各种信息。 2 展望计算机的将来发展 笔者认为计算机技术的发展趋势可能包括下面这些： 2.1 巨型计算机技术 此类计算机技术有着较快的运算速度和极大的存储空间，无以伦比的功能，一般情况下，这种计算机的容量可以达到几百兆以上，运算速度可以上升到百亿次每秒，可以普遍应用于航空航天、地质勘测、气象卫星、国际科技等各个领域当中，深入研究此方面技术可以保证计算机软件与硬件技术得到较快发展。 2.2 神经网络计算机技术

第一章计算机软件技术概述(精)

第一章计算机软件技术概述 ?了解以下知名公司的发展历史,掌握公司业务范围及主流产品的应用 领域 Microsoft、Apple、IBM、Oracle(Sun、 Google、Adobe、Amazon、Symbian 1.1 软件的组成要素 1.2 软件技术的组成体系 1.3 软件的主要属性与特点 1.4 软件的工作与存储空间 1.1 软件的组成要素 ?引子:使用计算机就是使用软件,我们会用到许多感兴趣的应用软件, 而应用软件还需要一个“看不见的引擎”的支撑和驱动。我们不能真正看到或触摸这个“引擎”—也称软件平台,但在现代产品中它却无处不在,有的甚至家喻户晓 1、软件(Software的三要素 ?计算机软件:程序、数据及相关文档组成 ?文档(Document:指软件开发、维护和使用相关的图文资料,包括对软件程序和数据的描述等 2、软件与程序 ?软件的组成中,程序和数据是主体,核心是程序。有时软件和程序可

以相互替换使用,并不严格区分,也有称软件程序 ?但要了解,两者区别是很明显 ?程序侧重描述软件实现的指令代码,并且源程序中的代码通常是可以 阅读的,但是不能被计算机直接执行,而可执行程序的代码通常是无法被阅读的,但可以提交计算机执行。从这个角度,我们所购买的软件只是程序的可执行版本而不是(软件的源代码 ?软件包含程序,其内涵与外延更广泛 ?计算机系统由软件与硬件组成。硬件(Hardware作为有形、可触摸 的物理设备构成一个“裸机”,须加载软件(即装入程序才能构成可以运行和发挥功用的计算机系统以服务于用户 ?计算机软硬件协同工作、相互支持、相互制约,推动着计算机应用的 发展 1.2 软件技术的组成体系 ?计算机软件技术是与软件开发及软件使用相关的理论和技术的总称。 软件使用体现软件在各行各业的具体应用 ?从学科角度,软件技术体系非常丰富、广泛,可概括为软件理论、软 件系统及软件开发三大组成部分 ?软件系统由系统软件、支撑软件及应用软件组成,涉及软件整体含义 的内容组成,不同软件根据其作用按不同的层次环绕硬件。上述也是一种常用软件分类方法

计算机控制技术及应用

10电气（2）班姓名：陆继赟学号：01 计算机控制技术及应用 一、计算机控制技术应用和发展 在近10多年里，计算机技术得到了极大的发展和完善；无论是在系统硬件成本，还是在计算速度和存贮容量方面都取得了很大的进步。特别是面向用户的编程语言也大大简化了。同时，由于采用了更多的可靠元件、尖端的设计工艺，增加了容错技术、冗余诊断程序，系统的可靠性也得到较大的提高；传统的过程控制功能与诸如生产计划、调度、优化及操作控制等实时信息处理和决策应用的不断渗透、融合，使通过高级计算机控制实现各种过程高性能目标的手段变得越来越可靠和更为强劲有力；功能价格比也日趋合理。因而，使计算机控制在工业中的应用得到了迅猛的发展，而且正越来越广泛地应用于石油、化工、钢铁、造纸、电力等工业部门，并在提高设备处理能力和生产效率、产品质量；有效利用能源(水、人力、材料等资源)，满足环保、人身安全等严格要求及在日益激烈的国内外市场竞争中，发挥着举足轻重的作用。 二、（一）、计算机控制技术的概述 1、计算机控制的概念 （1）开环控制系统 若系统的输出量对系统的控制作用没有影响，则称该系统为开环控制系统。在开环 控制系统中，既不需要对系统的输出量进行测量，也不需要将它反馈到输入端与输入量 进行比较。 （2）闭环控制系统 凡是系统的输出信号对控制作用能有直接影响的系统都叫作闭环控制系统，即闭环 系统是一个反馈系统。闭环控制系统中系统的稳定性是一个重要问题。 2、计算机控制系统 采用计算机进行控制的系统称为计算机控制系统，也称它为数字控制系统。若不考

虑量化问题，计算机控制系统即为采样系统。进一步，若将连续的控制对象和保持器一 起离散化，那么采样控制系统即为离散控制系统。所以采样和离散系统理论是研究计算 机控制系统的理论基础。 3、计算机控制系统的控制过程 （1）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。 （2）实时控制决策：对采集到的被控量进行数据分析和处理，并按已定的控制规律决 定进一步的的控制过程。 （3）实时控制：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 4、计算机控制系统的特点 （1）结构上。计算机控制系统中除测量装置、执行机构等常用的模拟部件之外，其执 行控制功能的核心部件是数字计算机，所以计算机控制系统是模拟和数字部件的混合系统。 （2）计算机控制系统中除仍有连续模拟信号之外，还有离散模拟、离散数字等多种信号形式。 （3）由于计算机控制系统中除了包含连续信号外，还包含有数字信号，从而使计算机控制系统与连续控制系统在本质上有许多不同，需采用专门的理论来分析和设计。 （4）计算机控制系统中，修改一个控制规律，只需修改软件，便于实现复杂的控制规律和对控制方案进行在线修改，使系统具有很大灵活性和适应性。 （5）计算机控制系统中，由于计算机具有高速的运算能力，一个控制器（控制计算机）经常可以采用分时控制的方式而同时控制多个回路。 （6）采用计算机控制，如分级计算机控制、离散控制系统、微机网络等，便于实现控制与管理一体化，使工业企业的自动化程度进一步提高。 5、计算机控制系统的组成 计算机控制系统主要由硬件和软件两大部分组成，而一个完整的计算机系统应由下列几部分组成：被控对象、主机、外部设备、外围设备、自动化仪表和软件系统。 （1）硬件：a)由中央处理器，时钟电路，内存储器构成的计算机主机是组成计算机控制系统的核心部分。 b)通用外围设备按功能可分为输入设备、输出设备和外存储器三类。 c)过程Ｉ／Ｏ通道，又称过程通道。 d)通用接口电路，一般有并行接口、串行接口和管理接口（包括中断管理、 直接存取DMA管理、计数/定时等）。 e)传感器的主要功能是将被检测的非电学量参数转变成电学量。变送器的作 用是将传感器得到的电信号转变成适用于计算机借口使用的标准的电 信号（如０～１０ＭＡＤＣ）。 f)计算机控制系统一般要有一套专供运行操作人员使用的控制台称为运行 操作台，操作台一般包括各种控制开关、数字键、功能键、指示灯、声 信器、数字显示器或ＣＲＴ显示器等。 （2）软件：软件是指计算机控制系统中具有各种功能的计算机程序的总和，如完成操作、监控、管理、控制、计算和自诊断等功能的程序。整个系统在软件指挥下协 调工作。从功能区分，软件可分为系统软件和应用软件。 （二）集成系统控制 计算机技术的不断发展，使计算机系统的数据采集、处理、存贮、高速执行复杂计算任

计算机技术领域简介

计算机技术领域简介 计算机技术领域：（分嵌入式系统与集成电路、计算机应用二个方向）（一）嵌入式系统与集成电路 小型化、智能化是现代计算机系统发展的一个非常重要的方向。因此，以应用为中心、具备低功耗、高集成度、高可靠性萦绕等特点的多功能嵌入式系统在通讯、医疗、安防等领域得到了广泛的应用，迫切需要掌握相关技能的高级技术人才。针对这个发展趋势，本方向依托深圳大学计算机与软件学院在嵌入式系统研究方面雄厚的师资及科研力量，将在数字信号处理器（Digital Signal Processor, DSP）、现场可编程(FPGA/CPLD)、VLSI设计、嵌入式操作系统与软件等多方面对学生进行全面的培养。 深圳大学计算机与软件学院在嵌入式系统研究方面拥有一支20人的研究队伍，其中教授5人，副教授7人，拥有海外学位8人，师资力量雄厚。教学指导委员会成员分别来自北京大学、浙江大学、美国德州仪器公司、西安微电子所、中兴通讯、迈瑞等单位。 本方向拥有深圳市最为重要的嵌入式系统设计公共平台——“深圳市嵌入式系统设计重点实验室”，该实验室完全依托深圳大学计算机与软件学院运行，包括“深圳大学德州仪器DSPs技术中心”（网页https://www.wendangku.net/doc/e74192300.html,；国内高校仅4个，其他为清华、上海交大、成电），“国家集成电路设计深圳产业化基地—深圳大学集成电路设计联合实验室”，“深圳大学—ARM联合实验室”，“深圳大学—国家Linux推广与培训中心”（国内高校共40个，华南地区共3个，其他为中大、华南理工）等高水平的研究机构作为平台，广泛开展和国家集成电路设计深圳产业化基地、本领域内的国内外知名企业及专业人士的资源合作、技术合作、教学合作，引入企业的产品研发与管理理念，以特色化强调设计实践的办学方式，系统、专业地为社会各界提供嵌入式系统方向的正规工程硕士学位教育。 本方向拥有完整的嵌入式系统和集成电路设计设备，包括美国德州仪器公司的MSP430、C2000、C5000、C6000、Da Vinci、OMAP平台，ARM9/11、Cortex－M3平台，Freescale平台，Synopsys仿真平台、Cadence仿真平台，各类频谱分析仪、逻辑分析仪。设备总额超过1000万元，近五年承担课题费超过1300万元。 本方向主要设定公共基础课程、专业设计技术训练、项目设计实践三大类课程，通过SOC与嵌入式系统设计的系统理论与案例相结合的课堂教学、多级课程实践、设计实习以及前沿技术讲座等多种形式的教学与实训，学生将掌握扎实的嵌入式系统的基础理论、开发技术和工具，并具备嵌入式系统在测量、监控、智能控制、全自动处理等多方面的软件与系统的开发、设计能力，并且了解嵌入式

《计算机控制系统》课程教学大纲

《计算机控制系统》课程教学大纲 课程名称：计算机控制系统课程代码：ELEA3042 英文名称：Computer Control System 课程性质：专业学位课程学分/学时：4学分/72学时(54+18) 开课学期：第7学期 适用专业：电气工程及其自动化 先修课程：复变函数与积分变换、信号与系统、自动控制原理 后续课程：无 开课单位：机电工程学院课程负责人：杨歆豪 大纲执笔人：杨歆豪大纲审核人：余雷 一、课程性质和教学目标（在人才培养中的地位与性质及主要内容，指明学生需掌握知识与能力及其应达到的水平） 课程性质：计算机控制系统是电气工程及其自动化专业的一门专业学位课程。本课程针对电气工程及其自动化专业的特点，以离散控制理论等基础知识为主，同时结合自动控制理论、现代控制理论和复变函数等概念，并且以实际应用为导向，培养学生熟练的运算能力及进行科学分析、归纳和总结的能力，提高分析问题和解决问题的能力，从而为以后的从事实际工作和科学研究奠定一定的基础。 教学目标：计算机控制系统就是将计算机作为系统的控制器，从而实现对生产对象的有效控制，所以在本质上计算机控制讨论的就是系统的离散控制。本课程的主要内容包括：信号的离散和恢复，Z变换与Z反变换，差分方程及其求解，离散系统的传递函数、状态方程，系统的稳定性、过渡过程和稳态误差，系统的离散化设计和模拟化设计，数字PID技术和改进，离散系统的能控性和可测性。通过本课程的学习，要使学生了解和掌握计算机控制的基本概念、工作原理、初步分析、具有实用价值的设计方法，培养学生完成简单计算机控制系统构成、实时软件编制以及系统调试维护的基本能力，为毕业后参与计算机控制系统开发、调试和维护打下初步基础。 本课程的具体教学目标如下： 1.了解计算机控制系统的定义、分类、结构和组成，较好的掌握香农采样定理和零阶保持器，理解计算机控制系统的本质是离散控制系统，从而掌握线性离散系统的数学描述（差分方程、Z传递函数）和分析方法（Z变换、Z反变换）； 2.领会S平面与Z平面的映射关系，掌握线性离散系统的稳定域，熟练灵活运用线性离散系统的稳定性判据，能够利用Z传递函数分析离散系统的过渡过程特性和离散系统的误差特性，能够利用系统的离散状态方程和输出方程分析系统的能控性和可测性；

计算机控制技术及其应用(丁建强任晓卢亚萍)课后规范标准答案

第1章概述.................................................................................................................................... 1-2第2章计算机控制系统的理论基础.......................................................................................... 2-1第3章数字控制器的设计与实现.............................................................................................. 3-1第4章控制系统中的计算机及其接口技术.............................................................................. 4-1第5章计算机控制系统中的过程通道...................................................................................... 5-1第6章控制系统的可靠性与抗干扰技术.................................................................................. 6-1第7章控制系统的组态软件....................................................................................................... 7-1第8章DCS集散控制系统.......................................................................................................... 8-1第9章计算机控制系统的解决方案.......................................................................................... 9-1第10章计算机控制技术在简单过程控制中的应用............................................................ 10-1第11章计算机控制技术在流程工业自动化中的应用 ....................................................... 11-1

计算机仿真技术的发展概述及认识

计算机仿真技术的发展概述及认识 摘要：随着经济的发展和社会的进步，计算机技术高速发展，使人类社会进入了信息时代，计算机作为后期新秀渗入到人们生活中的每一个领域，给人们的生活带来了前所未有的变化。作为新兴的技术，计算机技术在人类研究的各个领域起到了只管至关重要的作用，帮助人类解决了许多技术难题。在科研领域，计算机技术与仿真技术相结合，形成了计算机仿真技术，作为人们科学研究的一种新型方法，被人们应用到各个领域，用来解决人们用纯数学方法或者现实实验无法解决的问题，对科研领域技术成果的形成有着积极地促进作用。 本文在计算机仿真技术的理论思想基础上，分析了计算机仿真技术产生的基本原因，也就是人们用计算机模拟解决问题的优点所在，讨论了模拟、仿真、实验、计算机仿真之间的联系和区别，介绍了计算机仿真技术的发展历程，并查阅相关资料介绍了计算机仿真技术在不同领域的应用，分析并预测了计算机仿真的未来发展趋势。经过查阅大量数据资料并加以分析对比，这对于初步认识计算机仿真技术具有重要意义。 关键词：计算机仿真；模拟；仿真技术；发展 一、引言 计算机仿真技术是以多种学科和理论为基础，以计算机及其相应的软件为工具，通过虚拟试验的方法来分析和解决问题的一门综合性技术。计算机仿真（模拟）早期称为蒙特卡罗方法，是一门利用随机数实验求解随机问题的方法。其原理可追溯到1773年法国自然学家G.L.L.Buffon为估计圆周率值所进行的物理实验。根据仿真过程中所采用计算机类型的不同，计算机仿真大致经历了模拟机仿真、模拟－数字混合机仿真和数字机仿真三个大的阶段。20世纪50年代计算机仿真主要采用模拟机；60年代后串行处理数字机逐渐应用到仿真之中，但难以满足航天、化工等大规模复杂系统对仿真时限的要求；到了70年代模拟－数字混合机曾一度应用于飞行仿真、卫星仿真和核反应堆仿真等众多高技术研究领域；80年代后由于并行处理技术的发展，数字机才最终成为计算机仿真的主流。现在，计算机仿真技术已经在机械制造、航空航天、交通运输、船舶工程、经济管理、工程建设、军事模拟以及医疗卫生等领域得到了广泛的应用。 二、基本概念 模拟：（Simulation）应用模型和计算机开展地理过程数值和非数值分析。不是去求系统方程的解析解，而是从系统某初始状态出发，去计算短暂时间之后接着发生的状态，再以此为初始状态不断的重复，就能展示系统的行为模式。模拟是对真实事物或者过程的虚拟。模拟要表现出选定的物理系统或抽象系统的关键特性。模拟的关键问题包括有效信息的获取、关键特性和表现的选定、近似简化和假设的应用，以及模拟的重现度和有效性。可以认为仿真是一种重现系统外在表现的特殊的模拟。 仿真：（Emulation）利用模型复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统，又称模拟。即使用项目模型将特定于某一具体层次的不确定性转化为它们对目标的影响，该影响是在项目仿真项目

计算机控制技术论文

计算机控制技术综述 自动化1206班张鹏程0909122829 计算机控制技术是利用计算机知识在不同的行业领域进行自动化生产，近年来，随着国民经济的发展，计算机信息技术被应用到各行各业中，计算机技术也在科技信息技术迅速发展的背景下有了很大程度的提升。 一计算机控制系统概述 计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程自动控制的系统。所谓自动控制，就是在没有人直接参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。下图为自动控制系统原理框图 二计算机控制系统发展概况 在生产过程控制中采用数字计算机的思想出现在20世纪50年代中期，TRW 公司的开创性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获得了迅速的发展。其发展过程分为以下四个阶段： 1 开创时期（1955-1962） 早期的计算机使用电子管。 2 直接数字控制时期（1962-1967） 计算机直接控制过程变量，完全取代了原来的模拟控制。 3 小型计算机时期（1967-1972） 出现了各种类型的适合工业控制的小型计算机。 4 微型计算机时期（1972至今） 微电子学的发展促进出现了各种计算机系统。 三计算机控制系统的工作原理 从本质上看，计算机系统的工作原理可归纳为以下三个步骤： 1 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。 2 实时控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按已定的控制规律，决定将要采取的控制行为。 3 实时控制输出：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。下图给出了典型的计算机控制系统原理框图

四计算机控制技术的应用及发展 计算机控制技术在当今社会中应用十分广泛，尤其是在工农业生产中的应用，更是逐步提升优化，为企业节省了物资，人力，提高了工作效率，提升产品质量，节约成本，减少能源以及原材料的消耗。计算机控制技术以计算机技术为基础，用计算机数据系统代替传统操作系统，对一个生产设备的动向进行全程操控，是替代企业常规生产系统的一个新的发展方向。计算机控制系统改变了人们对自动化生产的认识，是企业生产中的一种革新。 计算机控制技术在生产线上应用的现状 在传统的工业生产或者是资源开发工作中都是以人力劳动为主。有些比较危险的工作，例如，石油、煤矿开采等安全隐患较大的工作，由于计算机信息技术的落后，无法实现自动化管理，常常导致意外事故的发生。随着科技的发展，企业的自动化生产设备逐步的更新，越来越多的工业生产逐渐减少原始劳动力。自动化生产中的最普遍最广泛采用的就是计算机总线技术。现场总线技术可以连接自动控制和机械设备，使自动化生产过程中的信息沟通更加的方便，是现代计算机技术控制自动化技术发展的主流。计算机技术依靠自身特有的灵活、通用的特点，很大程度上帮助自动化生产提高了工作效率，降低了企业的生产成本，提高了工业生产的质量。 计算机控制技术在生产线上的应用举例 1 在机器人自动化冲压生产线上的应用 在计算机技术比较发达，自动化管理技术应用比较普遍的今天，我们可以运用机器人下井采煤挖油等一些比较危险的工作，可以利用计算机技术对自动化装置设备进行全程监督和控制，利用总线技术对各个环节进行检测，对各个过程可能发生异常的环节进行有效的检测和预防。机器人自动化冲压生产线示意图如图所示。

《计算机控制系统》课后题答案刘建昌等科学出版社

第一章计算机控制系统概述 习题与思考题 1.1什么是计算机控制系统？计算机控制系统较模拟系统有何优点？举例说明。 解答：由计算机参与并作为核心环节的自动控制系统，被称为计算机控制系统。与模拟系统相比，计算机控制系统具有设计和控制灵活，能实现集中监视和操作，能实现综合控制，可靠性高，抗干扰能力强等优点。例如，典型的电阻炉炉温计算机控制系统，如下图所示： 炉温计算机控制系统工作过程如下：电阻炉温度这一物理量经过热电偶检测后，变成电信号（毫伏级），再经变送器变成标准信号（1-5V或4-20mA）从现场进入控制室；经A/D转换器采样后变成数字信号进入计算机，与计算机内部的温度给定比较，得到偏差信号，该信号经过计算机内部的应用软件，即控制算法运算后得到一个控制信号的数字量，再经由D/A转换器将该数字量控制信号转换成模拟量；控制信号模拟量作用于执行机构触发器，进而控制双向晶闸管对交流电压（220V）进行PWM调制，达到控制加热电阻两端电压的目的；电阻两端电压的高低决定了电阻加热能力的大小，从而调节炉温变化，最终达到计算机内部的给定温度。 由于计算机控制系统中，数字控制器的控制算法是通过编程的方法来实现的，所以很容易实现多种控制算法，修改控制算法的参数也比较方便。还可以通过软件的标准化和模块化，这些控制软件可以反复、多次调用。又由于计算机具有分时操作功能，可以监视几个或成十上百个的控制量，把生产过程的各个被控对象都管理起来，组成一个统一的控制系统，便于集中监视、集中操作管理。计算机控制不仅能实现常规的控制规律，而且由于计算机的记忆、逻辑功能和判断功能，可以综合生产的各方面情况，在环境与参数变化时，能及时进行判断、选择最合适的方案进行控制，必要时可以通过人机对话等方式进行人工干预，这些都是传统模拟控制无法胜任的。在计算机控制系统中，可以利用程序实现故障的自诊断、自修复功能，使计算机控制系统具有很强的可维护性。另一方面，计算机控制系统的控制算法是通过软件的方式来实现的，程序代码存储于计算机中，一般情况下不会因外部干扰而改变，因此计算机控制系统的抗干扰能力较强。因此，计算机控制系统具有上述优点。 1.2计算机控制系统由哪几部分组成？各部分的作用如何？ 解答：计算机控制系统典型结构由数字控制器、D/A转换器、执行机构和被控对象、测量变送环节、采样开关和A/D转换环节等组成。 被控对象的物理量经过测量变送环节变成标准信号（1-5V或4-20mA）；再经A/D转换器采样后变成数字信号进入计算机，计算机利用其内部的控制算法运算后得到一个控制信号的数字量，再经由D/A转换器将该数字量控制信号转换成模拟量；控制信号模拟量作用于执行机构触发器，进而控制被控对象的物理量，实现控制要求。 1.3应用逻辑器件设计一个开关信号经计算机数据总线接入计算机的电路图。 解答： 1.4应用逻辑器件设计一个指示灯经过计算机数据总线输出的电路图。 解答： 1.5设计一个模拟信号输入至计算机总线接口的结构框图。 解答： 模拟量输入通道组成与结构图 1.6设计一个计算机总线接口至一个4~20mA模拟信号输出的结构框图。 解答：

计算机网络技术的发展现状和趋势

计算机网络技术的发展现状和趋势 0 引言 随着计算机技术的发展，网络技术也经历了从无到有的发展过程。虽然计算机在20世纪40年代就已研制成功，但是直到80年代初期，计算机网络仍然被认为是一种昂贵而奢侈的技术。一直到90年代，随着互联网的出现，基于计算机技术，通信技术和信息技术的网络技术得到飞速发展，在今天，计算机网络技术已经和计算机技术本身一样精彩纷呈，普及到人 脱离电话通讯线路交换模式的里程碑。美国的分组交换网ARPANET 于1969 年12月投入运行，被公认是最早的分组交换网。法国的分组交换网CYCLADES 开通于1973 年，同年，英国的NPL 也开通了英国第一个分组交换网。到今天，现代计算机网络：以太网、帧中继、Internet 都是分组交换网络。 1.3 网络体系结构标准化阶段 以太网目前在全球的局域网技术中占有支配地位。以太网的研究起始与1970 年早期的夏威夷大学，目的是要解决多台计算机同时使用同一传输介质而相互之间不产生干扰的问题。夏威夷大学的研究结果奠定了以太网共享传输介质的技术基础，形成了享有盛名的

CSMA/CD 方法。以太网的CSMA/CD 方法是在一台计算机需要使用共享传输介质通讯时，先侦听该共享传输介质是否已经被占用。当共享传输介质空闲的时候，计算机就可以抢用该介质进行通讯。所以又称CSMA/CD 方法为总线争用方法。 1.4网络互连阶段 随着计算机通信网络的发展和广泛应用，人们希望在更大的范围内。某些计算机系统用户希望使用其他计算机系统中的资源；或者想与其他系统联合完成某项任务，这样就形成了以共享资源为目的的计算机网络。Internet 是全球规模最大、应用最广的计算机网络。它是由院校、企业、政府的局域网自发地加入而发展壮大起来的超级网络，连接有数千万的计算机、 待解决的问题。 随着计算机技术、通信技术和信息技术的不断发展，网络技术也不断革新，网络应用越来越广。面对即将到来的第三代互联网应用，很多发达国家都投入了大量研究资金，希望能抓住机遇，掌握未来的命运。中国也加强了网络方面的投入。中科院计算所为自己的网络起名为“织女星网络”（Vega Grid），目标是具有大规模数据处理、高性能计算、资源共享和提高资源利用率的能力。与国内外其他网络研究项目相比，织女星网络的最大特点是“服务网络”。中国许多行业，如能源、交通、气象、水利、农林、教育、环保等对高性能计算网络即信息网络的需求非常巨大。预计在两三年内，就能看到更多的网络技术应用实例。

计算机控制技术及其应用课后复习资料

第1章概述 ............................................................... 1-2第2章计算机控制系统的理论基础 ........................................... 2-1第3章数字控制器的设计与实现 ............................................. 3-1第4章控制系统中的计算机及其接口技术 ..................................... 4-1第5章计算机控制系统中的过程通道 ......................................... 5-1第6章控制系统的可靠性与抗干扰技术 ....................................... 6-1第7章控制系统的组态软件 ................................................. 7-1第8章 DCS集散控制系统.................................................... 8-1第9章计算机控制系统的解决方案 ........................................... 9-1第10章计算机控制技术在简单过程控制中的应用 ............................. 10-1第11章计算机控制技术在流程工业自动化中的应用 ........................... 11-1

计算机控制技术综述及发展方向

计算机控制技术的综述及发展方向 摘要：计算机控制技术及工程应用是把计算机技术与自动化控制系统融为一体的一门综合性学问，是以计算机为核心部件的过程控制系统和运动控制系统。从计算机应用的角度出发，自动化控制工程是其重要的一个应用领域；而从自动化控制工程来看，计算机技术又是一个主要的实现手段。控制系统的发展趋势：向国产DCS系统转移，向PLC转移，向现场总线控制系统FCS转移，而以PC 为基础的控制系统(PC-Based Control System, PCBCS)也呈现良好的发展态势。 关键词：计算机控制；多元化；发展方向 1 计算机控制系统的概述 计算机控制系统(Computer Control System，简称CCS)是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。工业上定义为利用计算机实现工业生产过程的自动控制系统。 1.1 计算机控制系统的特点 (1) 系统控制功能强 通过强大的数字、逻辑计算能力实现复杂运算；通过通讯实现大规模系统的控制；通过数据存储实现人工智能。工业上随着生产规模的扩大，模拟控制盘越来越长，这给集中监视和操作带来困难;而计算机采用分时操作，用一台计算机可以代替许多台常规仪表，在一台计算机上操作与监视则方便了许多。 (2) 操作的灵活性强（人机对话功能强）、界面友好 常规模拟式控制系统的功能实现和方案修改比较困难，常需要进行硬件重新配置调整和接线更改；而计算机控制系统，由于其所实现功能的软件化，复杂控制系统的实现或控制方案的修改可能只需修改程序、重新组态即可实现。另外硬件和软件的通用型强，便于系统的开发和修改，如：软件通用级(ANSYS)、硬件系统通用级(PC平台)、芯片通用级（软核）等。 (3) 实现资源共享性 常规模拟控制无法实现各系统之间的通讯，不便全面掌握和调度生产情况；计算机控制系统可以通过通信网络而互通信息，实现数据和信息共享，能使操作人员及时了解生产情况，改变生产控制和经营策略，使生产处于最优状态。

网络技术的未来发展与展望

网络技术的目前发展状况和未来展望 摘要:近年来网络经历了一个飞速发展的时期,网络已经发展成为实现信息资源,存储资源以及计算资源共享的新型信息平台,在人们的日常生活中发挥越来越重要的作用,对社会各个领域产生了深远的影响。如今网络正朝着高速化和宽带化的方向演变,并逐步由单一的数据传送网络发展成为数据,语音,图像和实时多媒体信息的综合传输网络。网络的发展带来了巨大的经济收益同时也为经济发展提供了一种新的经济模式。我们生在网络的时代,网络已经成为我们生活中比不可少的一部分,因此我们需要了解网络。本文主要从国内网络发展状况,国内网络未来前景与展望以及国内外网络技术的分析比较三方面阐述下对网络的认识。 关键字:状况;背景;前景;展望;分析;比较 1.引言 网络技术发展迅猛,便捷、丰富,网络应用在世界的各个层面和角落发挥着重要作用,极大的改变了我们的生存方式,成为人类生活必不可少的部分。网络发展进入繁荣期,网络应用层出不穷。网络已经成为我们生活中必不可少的部分,为了能更好的应用网络,让网络成为我们生活,学习,工作的便携工具,我们必须深入的去了解现在网络的状况,网络的技术背景。同时要对网络做出预见性,对网络的未来发展趋势有一定的了解,以便能在未来更好的应用网络。 2.目前国内网络发展状况 2.1计算机网络的发展状况 计算机网络是计算机技术和通信技术紧密结合的产物,它涉及到通信与计算机两个领域。它的诞生使计算机体系结构发生了巨大变化,在当今社会经济中起着非常重要的作用,它对人类社会的进步做出了巨大贡献。从某种意义上讲,计算机网络

的发展水平不仅反映了一个国家的计算机科学和通信技术水平,而且已经成为衡量其国力及现代化程度的重要标志之一。 自50年代开始,人们及各种组织机构使用计算机来管理他们的信息的速度迅速增长。早期,限于技术条件使得当时的计算机都非常庞大和非常昂贵,任何机构都不可能为雇员个人提供使用整个计算机,主机一定是共享的,它被用来存储和组织数据、集中控制和管理整个系统。所有用户都有连接系统的终端设备,将数据库录入到主机中处理,或者是将主机中的处理结果,通过集中控制的输出设备取出来。它最典型的特征是:通过主机系统形成大部分的通信流程,构成系统的所有通信协议都是系统专有的,大型主机在系统中占据着绝对的支配作用,所有控制和管理功能都是由主机来完成。随着计算机技术的不断发展,尤其是大量功能先进的个人计算机的问世,使得每一个人可以完全控制自己的计算机,进行他所希望的作业处理,以个人计算机(PC)方式呈现的计算能力发展成为独立的平台,导致了一种新的计算结构---分布式计算模式的诞生。 随着计算机应用的发展,出现了多台计算机互连的需求。这种需求主要来自军事、科学研究、地区与国家经济信息分析决策、大型企业经营管理。他们希望将分布在不同地点的计算机通过通信线路互连成为计算机-计算机网络。网络用户可以通过计算机使用本地计算机的软件、硬件与数据资源,也可以使用连网的其它地方计算机软件、硬件与数据资源,以达到计算机资源共享的目的。 如今的计算机已经深入到了我们生活的方方面面。各行各业普遍采用了计算机来进行或企业管理,或生产制造,或数据处理等等我们的日常生活也受其影响,计算机的衍生产品互联网已离不了我们了。我们能认证的事实是我们的生活随着计算机的变化而产生变化,计算机已经控制了我们的生活方式与内容。在目前,计算机已经过了几代的发展,在各种领域内基本上形成了一套套完善的体系,规范了计算机的发展。当初的计算机行业由于还未全面发展起来,其内部各领域尚未形成一套标准,各企业独立制定合乎自已发展项目要求的标准,这就导致一个行业的标准很多不统一,呈现出混乱的状况。这导致发展的颈瓶出现,不利于计算机在本领域取得发展突

计算机控制技术习题

第一章概述 2、控制的本质是什么？ [指导信息]:参见1.1.2 自动控制中的基本问题。 控制过程本质上是一系列的信息过程，如信息获取、信息传输、信息加工、信息施效等。控制系统中的目标信息、被控对象的初始信息、被控对象和环境的反馈信息、指令信息、执行信息等，通常由电子或机械的信号来表示。 3、自动控制中有哪些基本问题？ [指导信息]:参见1.1.2 自动控制中的基本问题。 自动控制中的基本问题包括：自动控制系统的结构、过程、目标和品质等。 结构包括组成及其关系两个部分；控制过程主要为一系列的信息过程，如信息获取、信息传输、信息加工、信息施效等；目标规则体现了系统的功能；控制品质即为控制的质量，可通过系统的性能指标来评价。 6、一个典型的计算机控制系统由哪些部分组成？它们的关系如何？ [指导信息]:参见1.2.1 计算机控制系统的结构。 计算机系统分为硬件系统和软件系统，硬件系统包括计算机、输入输出接口、过程通道(输入通道和输出通道)、外部设备(交互设备和通信设备等)，软件系统包括系统软件和应用软件，其中计算机系统作为控制单元，见图1 6所示。 设计人员 管理人员 操作人员 其他系统 典型计算机控制系统的结构框图 7、计算机控制系统有哪些分类？试比较DDC、SCC、DCS和FCS的各自特点。 [指导信息]:参见1.2.2计算机控制系统的分类。 分类方法有：按系统结构的分类、按控制器与被控对象的关系分类、按计算机在控制系统中的地位和工作方式分类、按控制规律分类。 其中DDC(Direct Digital Control)、SCC(Supervisory Computer Control)、DCS(Distributed Control System) 和FCS(Field bus Control System)是按计算机在控制系统中的地位和工作方式来分类的。 DDC中的计算机直接承担现场的检测、运算、控制任务，相当于“一线员工”。 SCC系统中的SCC计算机主要完成监督控制，指挥下级DDC计算机完成现场的控制，相当于“车间主任”或“线长”。 DCS由多台分布在不同物理位置的计算机为基础，以“分散控制、集中操作、分级管理”为原则而构建的控制系统，DCS中的计算机充当各个部门的“管理人员”，如过程管理、生产管理、经营管理等职能。

专业概论(计算机科学类)主观题()

西南交通大学网络教育学院 SCHOOL OF DISTANCE EDUCATION SWJTU (主观题作业部分) 学习中心：知金上海 姓名：凌颖 学号：16921499 层次：本科 专业：计算机科学与技术 科目：专业概论（计算机科学类） 2016年11月27日

第一次作业 一、主观题(共23道小题) 1. 什么是计算机科学与技术学科？该学科的特点是什么？ “计算机科学与技术”是研究计算机的设计与制造；利用计算机进行信息获取、表示、储存、处理、控制的理论、原理、方法和技术的学科。 2.计算机科学与技术学科包括科学和技术两方面 （1）科学侧重于研究现象、揭示规律； （2）技术侧重研制计算机和研究使用计算机进行信息处理的方法与技术手段。 科学是技术的依据，技术是科学的体现；技术得益于科学，它又向科学提出新的课题。科学与技术相辅相成，互为作用，二者高度融合是计算机科学技术学科的突出特点。 2. 计算机科学与技术专业的研究范畴主要包括哪些？ 该专业的研究范畴主要包括计算机理论，计算机硬件，计算机软件，计算机网络以及计算机应用等五个方面。计算机理论研究内容包括算法分析理论、程序设计语言理论、程序设计方法学。计算机软件研究软件设计、开发、维护和使用过程中涉及的软件理论、方法和技术。具体内容有数据结构、操作系统、程序设计基础、信息管理、软件工程、图形学与可视化计算等。计算机网络的研究内容涉及网络结构、数据通信、网络安全和网络管理等。计算机应用研究应用计算机到各个领域的原理、方法和技术，所涉及的研究内容非常广泛。 3. 结合计算机科学与技术专业人才培养目标谈谈你的专业发展规划，你将成为哪类人才？ 该专业的人才培养目标分为3个类型: 研究型、工程型和应用型。 研究型人才以知识创新为基本使命，研究的内容可以是计算机系统结构，也可以是计算机软件与理论，还可以是计算机应用技术。 工程型人才需要考虑基本理论和原理的综合应用，不仅要考虑建造一个系统的性能，还需要考虑代价以及其他可能带来的副作用；而具体的工程可以是以硬件为主的计算机系统，也可以是软件的系统，包括应用软件或者系统软件。 应用型人才在各种企事业单位承当信息化建设的核心任务。同具体应用领域的人才相比，他们更了解各种计算机软硬件系统的功能和性能，更善于系统的集成和配置，更有能力管理和维护复杂信息系统的运行。 各种类型人才的社会需求呈金字塔形，从上至下依次为研究型，工程型和应用型。 网络学院的人才培养目标为：旨在培养适应经济全球化、信息化及计算机行业发展需要，掌握信息科学的相关理论知识和专业技能，具有研究计算机软、硬件的基本能力的应用型人才。 因此我希望我能够成为应用型人才，因为虽然它位于金字塔形的底端，但确是提供数据支持最需要的。 4. 计算机科学与技术专业的学习特点是什么？ 计算机科学与数理化学科不太一样，它常常需要建造实际的系统。除了计算机科学理论外，它常常是一个工程性很强的学科。学生的动手能力不强现在是一个比较普遍的问题。用人单位有反映，学生自己也有反映。这种现象不改变，计算机专业的学生在就业市场上就会越来越被动。 课堂讲授书本知识仅仅是一个开始，同学们的大部分时间不是花在上课和做作业这样传