计算机控制技术范文精选

【摘 要】本文基于MATLAB建立了《计算机控制技术》课程控制算法仿真平台，通过友好的人机交互界面，实现控制算法的选择、参数的设置、动态仿真以及算法改进前后的控制效果对比等。将抽象的理论知识变成直观的感性认识，使学生能更直观、高效地理解和掌握所学内容，培养学习兴趣和能力，取得了良好的教学效果。

【关键词】控制；算法；仿真

0 引言

《计算机控制技术》是工业电气自动化、自动控制、计算机应用等专业的主要专业课程之一[1]。具有实践性和综合性强、课程抽象、学习难度大等特点。尤其是其中的控制算法，既是计算机控制系统的核心，也是整个计算机控制系统设计中的难点，并且由于控制算法数量多，理论性强，采用常规的讲授方法，学生不易理解，教学效果不是很理想。基于此，本文以MATLAB为工具，通过编写M文件、构建SIMULINK框图对主要算法进行仿真实现，并通过 GUI （图形用户界面 ）设计友好的人机交互界面，实现控制算法的选择、参数的设置、动态仿真以及不同算法的控制效果对比等。在建模仿真的过程中将抽象的理论知识变成直观的感性认识，使学生可以更直观、高效地理解和掌握所学知识，培养学生的学习兴趣和能力，提高教学质量。

1 仿真平台规划

MATLAB是目前应用最广泛的科学工程运算软件，内嵌的SIMULINK是MATLAB的重要组件之一，无需大量的程序代码，只需建立仿真框图即可实现对复杂系统的交互式动态建模、仿真以及综合分析，令繁琐的仿真实现过程变得清晰可见。MATLAB的M文件工作方式，可以将MATLAB的语言代码全部写在一个文本文件――M文件中运行，用户还可以根据需要自编一些函数，方便程序的修改与维护，提高代码的可重用性。MATLAB GUI是MATLAB的图形用户界面开发环境[2]，使用它，用户无需了解图形实现的细节内容，便可以绘制复杂的图形以及设计出美观、方便的菜单化和控件式的人机交互界面。本文使用SIMULINK、M文件以及GUI实现《计算机控制技术》课程中的控制算法仿真平台设计。

2 控制算法的M文件仿真

《计算机控制技术》课程中的控制算法主要有数字PID的各类控制算法、Smith补偿算法、最少拍控制器的设计方法、大林算法以及滞后过程的预估控制算法等。数字PID控制算法有常规算法和改进算法两大类，常规算法分为位置型和增量型，改进算法主要有积分分离PID算法、抗积分饱和PID算法、变速积分PID算法等，这部分使用M文件进行仿真。M文件仿真时，首先新建一个空M文件，之后依据算法表达式在空M文件中输入MATLAB程序并以.m后缀保存，最后在命令窗口键入保存的文件名即可以运行该文件。之后通过 GUI开发环境设计友好的人机交互界面，实现控制算法的选择、算法参数的设置、系统的动态仿真以及不同算法效果对比等。

摘要：随着科学技术的快速发展，在计算机技术的推动下机械控制系统整体水平得到了很大的提高，并在各个领域得到了广泛的应用。在现代机械设备的生产过程中采用以往的机械控制方式很难实现生产目标，在该环节中将计算机技术和机械控制进行融合，可以提高机械控制系统运行的水平，带动机电一体化的融合，从而满足机械行业长远发展的需要。计算机技术为机械控制提供了很大的技术支撑，带动了信息加工和传输的效率。为此，文章结合机械控制系统的相关情况对计算机技术在机械控制系统中的作用、实现流程以及发展前景展开详细的分析，旨在为机械行业未来的发展提供有效的参考。

关键词：计算机技术；机械控制系统；应用途径

如今机械控制系统逐渐融入了计算机技术，使得机械控制系统在运行的效率上有了很大的提升，给该行业的发展提供了技术方面的支持，产生的效果较为显著。计算机技术在机械行业中的运用，有效提升了机械设备运行的自动化与智能化水平，改善了以往机械化工业生产的陈旧模式，提高了机械控制的精准度，从而提升了现阶段机械工业在生产过程中的整体效率[1]。因此，基于该发展现状对计算机技术在机械控制系统中的应用展开分析研究具有重要的现实意义。

1计算机技术机械控制系统概述

计算机技术机械控制系统是在机械控制系统中融入计算机技术，利用计算机对机械运行过程进行系统性的控制，针对信息数据和传输的过程进行操作升级，从而提高机械生产过程中的控制效率，促进现阶段我国机械控制系统的不断优化。如今，计算机技术整体水平不断提高，该技术在机械控制领域中的使用频率也越来越高，在整个机械控制系统的运行过程中计算机技术成为必不可少的技术辅助。要想进一步提高机械控制系统在应用过程中的便捷性，需要进一步将计算机技术与机械控制系统进行融合。从机械生产环节入手，首先，在机械生产线中改良自动控制技术，将操作系统进行整体性的升级和优化，确保机械生产能够以自动化流水线的模式发展[2]；其次，在机械生产中，对于高标准的生产环节需要通过精确的操作来完成，避免因人工操作失误而出现数据方面的误差，确保机械生产的经济效益。

2计算机网络技术的应用现状

在计算机网络技术水平逐渐提高的同时，我国的机械控制在数据与信息等内容上也有了很大的变动。在机械控制中，采用计算机网络技术能够对整个机械生产环节的内容进行精准控制，相关工作人员可以结合具体的生产情况进行下一步生产步骤的变动，该方式不仅能够将机械控制系统的作用发挥到极致，同时还能够减少机械生产企业的资金投入，从而增加企业的经济效益[3]。此外，机械控制系统所采用的计算机网络化控制是对计算机中的程序进行系统控制，促进程序管理规模的优化，同时扩大整个系统的管理范围，及时发现机械控制系统在管理过程中存在的问题，并第一时间对问题进行解决和处理，实现计算机技术在机械控制系统中的深入运用。

3计算机技术机械控制系统的实现

1计算机安全监控对象

计算机的安全监控对象主要包括对信息和操作两方面的，对信息的监控主要是对系统的文件和文本信息的监控，对操作的监控主要是对用户人为产生的操作行为的监控，监控系统的职责是对文件信息的变更、文本信息的复制和用户人为操作进行记录和筛选，以及时的阻挡有安全隐患的信息。

2网络防火墙技术

通过防火墙技术可以制定一个关键点以避免外界的恶意攻击，可以实现对计算机的安全监控，并在有异常情况的条件下做出报警提示，对于那些信息量比较大的网络通信除了进行例行的检查外，还应该做出日志登记，通过提供网络地址转换功能的方式，可以缓解IP地址资源紧张的困境，防火墙具有很好的网络安全保护功能，入侵者必须首先穿越防火墙的安全防线才可以接触到目标计算机，可以将防火墙配置成许多的不同保护级别，高级别的保护可能会禁止一些服务。防火墙可以为用户提供一个理想的服务位置，防火墙虽然可以保护计算机免受黑客的恶意攻击，但是不能保证计算机的绝对安全性，这就需要不断的完善和改进，以阻止更多的外界干扰和攻击。

3安全加密技术

加密技术给电子商务系统的正常运行提供了有力的保障，密钥作为其中的一种形式，在各传送机构发挥着重要的作用，可以确保传送过程的安全，因为密码的算法是公开的，网络的安全性就完全依赖于密钥的安全保护上。虽然所使用的方式方法不同，但密钥体制本身是无差异的，主要有数字签名、报文鉴别、电子邮件加密等几种应用形式，因此在密码学中就出现了一个重要的分支，即密钥管理学。密钥管理主要包括密钥的产生、分配、注入、验证和使用等程序，它的基本职责是保证用户之间通信的安全性。

4预警中的图像识别技术

计算机的安全监控系统一般是等待安全时间成为事实后由系统进行处理，安全系统一旦安装，监控的范围就被固定了下来，只要光线没有发生变化，获得的图像基本会保持一致，有异常现象发生时，图像才会发生明显的变化，利用这个原理，通过图像识别发现异常可以在事故发生之前就发出预警信号，提醒使用者出现异常并采取有效的防治措施。

摘 要 随着科学技术的发展，人们越来越多的用计算机来实现控制。近年来，计算机技术、 自动控制技术、检测与传感器技术、CRT显示技术、通信与网络技术和微电子技术的高速发展，给计算机控制技术带来了巨大的发展，因此，设计一个性能良好的计算机控制系统是非常重要的。计算机控制系统包括硬件、软件和控制算法等方面，一个完整的设计还需要考虑系统的抗干扰性能，使系统能长期有效地运行。本文简单分析了计算机控制技术原理及其应用。

关键词 计算机控制技术 特点 设计

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A

1计算机控制系统的组成

计算机控制系统由硬件和软件两大部分组成。计算机控制系统的硬件构成将自动控制系统中的控制器的功能用计算机来实现，就组成了典型的计算机控制系统。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、测量变送、执行机构、电气开关等装置。软件系统是控制机不可缺少的重要组成部分。只有在适当的软件系统支持下，控制机才能按设计的要求正常地工作。控制机的软件系统包括系统软件和应用软件两大类。系统软件是用于计算机系统内部的各种资源管理、信息处理相对外进行联系及提供服务的软件。应用软件是用来使被控对象正常运行的控制程序、控制策略及其相应的服务程序。应用软件是在系统软件的支持下编制完成的，它随被控对象的特性和控制要求不同而异。通常应用软件由用户根据需要自行开发。随着计算机过程控制技术的日趋成熟，应用软件正向标准化、模块化的方向发展。标准的基本控制模块由制造厂家提供给用户，用户只需根据控制的要求，经过简单的组态过程即可生成满足具体要求的专用应用软件，大大方便了用户，缩短了应用软件的开发周期，提高了应用软件的可靠性。

2计算机控制系统的特点

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。其具有以下几种特性：

（1）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；

[摘 要]计算机控制技术课程是自动化专业的核心课程，该门课程融合了多个相关课程的内容，又与工程实践结合紧密，以往单纯的笔试方式无法全面了解学生对该门课程的掌握程度，也无法对动手能力比较强的学生产生激励作用，因此本文提出根据教学大纲要求，采用以能力评判为导向的课程改革新方法，实际考核操作过程表明该方法具有良好的评价效果，可实现性良好。

[关键词]计算机；控制技术；考核方案；设计

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.20.159

[中图分类号]TP273.5 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2016）20-0-01

计算机控制技术课程是自动化核心专业课程，其主要内容包括计算机硬件接口技术、硬件抗干扰技术、网络通信技术、数字PID（比例-积分-微分）及先进控制技术，DCS（分布式控制系统）以及FCS（集中式控制系统）技术等核心内容，根据教学大纲要求，该课程需要掌握计算机硬件接口的实现方法和基本的抗干扰设计方法，掌握数字PID参数整定及优化方法，熟悉DCS和FCS基本结构，熟悉DCS在火电厂的具体应用，掌握DCS编程的基本方法。

由于该课程综合了微机原理、自动控制原理、信号处理与火电厂检测技术等课程的一些知识，学习内容又跟火电厂热工控制结合紧密，根据大纲培养要求以及现有的实验条件，以课程学习后应达到的专业能力进行综合评估为改革方向，改变以单纯的闭卷考试或者写课程总结方式考核的方式，对于促进教学相长，提高学生工程能力有一定价值。

为此，特结合大纲要求以及火电厂热工专业的相关能力的培养要求，拟充分利用现有的实验条件和图书馆的文献检索条件，对学生的专业能力进行相关考核具体内容如下。

1 文献检索和阅读分析能力考核（15%）

【摘要】伴随着计算机技术的发展和控制理论的完善，计算机控制技术也应运而生，并且在现阶段的生产与生活中逐渐起到了举足轻重的作用。笔者详细分析了计算机控制技术的原理、特征及发展现状，发现计算机控制技术在快速发展的同时，其弊端和问题也是不容忽视的。相信伴随着科学技术的不断发展和控制理论的成熟，计算机控制技术也会更加完善。

【关键词】计算机 控制技术 原理 特征 现状 趋势

一、计算机控制技术原理及特征分析

（一）计算机控制技术原理概述

所谓的自动控制，即通过控制装置使运作过程自动得按照要求运行。这里所说的“自动”，即在完全没有人参与的情况完成操作。计算机控制原理，简单来说就是以计算机为核心的，在生产过程中自动控制的系统。计算机控制系统同时包含了计算机和自动控制的特点，并且在此基础上，速度更快，精确度更高，存储量更大。可以说，用计算机来组建控制系统，同时在质和量上都会达到常规控制技术无法达到的性能指标。该技术的发展，从工业生产领域来说，改变了工业生产的方式，提高了效率，同时，对人们的生活方式也起到了不可忽视的作用。

典型的计算机控制系统分为监控系统和过程对象。计算机监控系统可分为软件和硬件两个部分。第一，软件系统。计算机能否正常运行，软件系统起到了决定性的作用。其中，软件系统中的应用软件的功能是确保了被控对象的正常运行。被控对象的特性变化决定着应用软件的的变化走向。为了加快软件的开发周期，提高软件的可靠性，应用软件的发展越来越标准化。第二，硬件系统。计算机控制系统的硬件可以分为主机、外部设备、生产过程输入输出通道、通讯设备、操作台等结构。主机由控制器、内存储器和运算器组成；外部设备可分为外存储器、输入设备与输出设备等等。所谓的过程对象，就是指被监测的对象。

计算机控制系统根据不同的被控对象以及被控要求，可分为以下几种形式：（1）数据采集系统，即计算机不直接参与，主要的功能就是采集和处理数据，分析变化趋势；（2）分级控制系统，是一种新型控制系统，以微处理器为基础；（3）直接数字控制系统。相别于与数据采集系统，直接数字控制系统中，计算机直接参与控制以实现控制算法的灵活转换；（4）现场总线控制系统。是一种在 DCS 系统的基础上发展而成的新一代分布式控制系统，该系统最大的特点是通信标准的统一；（5）监督计算机控制系统。

（二）计算机控制系统的特征分析

摘要：如今社会对电力的需求量越来越高，电力也已经成为了许多生产活动必备的元素。对于电气设计系统而言，为人民供应安全可靠的电力是当前的首要任务。专业人员应当利用计算机技术，对落后的电气系统进行淘汰或升级，以便更好地满足人们对电力日益增长的需求。文章主要分析了计算机技术的电气自动化控制系统设计。

关键词：计算机技术；电气自动化控制；系统设计

1计算机技术的电气自动化控制系统设计

1.1线路设计系统

电气设计系统的相关线路较为复杂，必须由专业人员进行操作。线路设计的质量会直接影响到整个供电系统的功能，且线路设计也是电气设计的重点环节之一。设计人员应当引起对线路设计的高度重视，因为这一环节如果没有很好地完成，电气设计系统的相关工作就难以得到正常开展。若要确保电气设计系统能够顺利运作，就必须充分考虑到线路设计系统各个方面的因素，要克服重重困难，争取设计出最为合理的线路。设计人员可利用线路设计系统制作出信息较为完善的图纸，这一步骤需要设计人员将有关信息录入线路设计系统之中，例如设计所要耗费的工程材料、工程的实际路况等等，这一系列工作都是线路设计必不可少的环节。当设计人员做出图纸之后，就可以让系统自主生成数据，这些数据会跟随线路设计的因素变化而变化。线路设计系统能够替设计人员提供线路的实况，便于工作人员适时调节并修改计划方案。

1.2继电保护设计系统

继电保护设计系统中计算机技术的运用主要体现在原理图的绘制方面。在设计原理图以前，工作人员可不必按照原有的点和线进行描绘，而是可以选出贴合自己设计需求的部件，进行自主绘图。在工作人员进行设计时，计算机系统还可以自主把选出的部件插到图纸中，再按照设计人员的动作将画线连接起来。设计工作结束后，系统不但能够自主运算有关数据，设计人员还能依据现实需求利用双向链表对自己的设计图实行改良。继电保护设计系统中保存了各类部件的相关数据，这些部件是系统运作必需的硬件设备。当前市场中的部件信息逐渐更新，因此专业人员也需要对现有的部件实行升级，再将其中储存的信息记录到计算机中。

1.3计算机辅助在绘图中的应用

摘要：随着现代社会不断发展，工业产业也得到较快发展，并且得到较理想成果。在现代工业生产中自动化控制系统有着十分广泛的应用，并且在实际生产中发挥着十分重要的作用。在工业自动化控制系统实际运行过程中，计算机技术的应用使自动化控制系统功能得以更好实现，使其作用得以更好发挥。本文就计算机技术在工业自动化控制系统的中的应用。

关键词：工业自动化系统；计算机技术；应用

工业自动化控制系统在现代工业生产中属于应用十分广泛的一种现代化控制系统，可使工业生产效率及生产质量得以有效提升。在自动化控制系统实际运行过程中，越来越多的现代化技术得到广泛应用，使自动化控制系统具有更多功能，而计算机技术就是其中一种。因此，在工业自动化控制系统中应当对计算机技术进行合理应用，从而使自动化控制系统运行效率得以提升，促进工业生产进一步发展。

1工业自动化控制系统中应用计算机技术的优势

首先，计算机技术的应用可使自动化控制系统具有交互性及可操作性特点。在工业自动化控制系统中，通过对计算机技术进行运用，可使系统中各个设备之间实现相互连接，从而可使数据传递系统得以构成。所以，在整个系统中不同设备之间可实现相互代替以及替换。其次，计算机技术的应用可使自动化控制系统具备开放性特点。在工业自动化系统中，通过对计算机技术进行运用，可使其具备开放性及公开性特点，其中对于开放性特点而言，其表现主要为能够使全部设备与系统连接，从而使各个相关设备均能够保证运转正常。在实际操作过程中，相关工作人员可依据实际工作需求，对接入设备及系统进行合理选择，具有较强灵活性及便捷性。第三，应用计算机技术可使自动化控制系统具有智能化特点。在工业自动化控制系统中，通过对计算机技术进行应用，可使系统总线具备智能化特点，在实际工作过程中，在利用传感设备的基础上，对于现场各个相关设备，现场总线可进行分析及监控，同时在此基础上可实现自动化控制设备，从而可对设备运行状态实行实时监测，对于系统运行过程中所出现故障可及时进行处理。第四，应用计算机技术可使自动化控制系统具有较高精确性。相比于普通调节器而言，在工业自动化控制系统中，通过对计算机技术进行运用，由于计算机具有较强数值运算能力，可对偏差最大程度地进行缩小及控制，从而保证在元件老化及噪音等因素不会对控制精度产生影响，可使系统精确性得到较好保证[1]。

2在工业自动化控制系统中计算机技术的应用

2.1可编程逻辑控制器应用

对于可编程逻辑控制器而言，其属于通过数字运算进行操作的一种电子系统，其基础为可编程存储器，其主要在系统内部存储程序中进行运用，从而可实现控制及运算，同时还能够以数字以及模拟模式对不同机械以及各种生产过程中实行控制。在工业自动化控制系统中，可编程逻辑控制器能够得到广泛应用与其特点以及功能之间具有十分密切的关系，其所具备优势主要就是具备较高可靠性，并且具有较强的抗干扰能力，同时相关配套设施也比较齐全，具有比较完善的功能，具有较强适用性，另外系统设计及构建相对均比较方便，工作量相对较小，在后期维护方面相对也比较方便，比较容易对其进行改造。除此之外，可编程逻辑控制器重量比较轻，体积比较小，在实际运行过程中所产生能耗比较低，比较容易使用，因而在自动化系统中具有十分广泛的应用。

[摘 要]随着当前国际竞争的不断加强，计算机通信传输控制技术在国家的综合国力中显的愈来愈重要，计算机通信传输技术是一项与计算机相结合的产物，计算机通信技术能够有效的传递信息资源，在通信领域逐渐占有了非常重要的地位。本文我们主要从计算机通信传输控制技术的类别和特点等方面进行相关内容的研究。

[关键词]计算机 通信传输 控制技术

中图分类号：T1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）21-0057-01

在计算机发展迅速的当前社会，通过计算机来进行通信传输工作显的尤为重要，有效的保证信息的传递是进行一切业务活动的前提。合理有效的运用计算机来进行信息的传递能够确保信息的准确性和时效性。下面我们首先来看一下计算机通信的相关内容。

1、计算机通信技术内容

1.1 计算机通信技术的重要意义

计算机通信在一定程度上是将信息转化为一种计算机能够识别的语言，通过计算机与终端之间的连接来实现的一种数据上的传递工作，在计算机通信的发展情况下，目前来看，广泛应用于信息处理系统，军队指挥系统和其他多种系统的应用当中。对于发展高质量有效的计算机通信传输技术能够很大程度上满足人们的日常生活需要，帮助人们实现更远距离的信息传递效果，而且在一定程度上保证了军队之间信息传递更加便捷，更加安全，在一定意义上计算机信息传递技术对于我国增强综合国力，加强国防力量，保卫国土安全等都提供了非常重要的保障。

1.2 计算机通信技术的原理分析

《计算机控制技术》作为自动化专业一门重要的专业必修课，教学质量的高低直接对自动化专业学生的专业技术水平起到至关重要的作用，所以制定一个好的切实可行的教学实施方案势在必行。

n程简介与定位

教学目标 《计算机控制技术》教学目的是使学生从系统集成的角度掌握计算机控制系统的基本原理与设计方法，不但能够分析与应用、设计并实施满足实际工业生产需要的计算机控制系统，而且能够不断地根据已有的基础知识，迅速进行知识更新。

在专业课程体系中的定位 在浙江大学城市学院自动化专业的专业必修课中，《计算机控制技术》是讲述控制手段的一门必修课程，是自动化闭环控制系统的重要组成部分。

在专业能力培养中的定位 控制精度要求比较高的实际控制系统大多为闭环控制系统，在闭环控制系统中，计算机将作为一个重要的控制手段而存在，所以经典PID为代表的控制算法将成为《计算机控制技术》这门课程的重点研究内容，本课程将搭建以温度、电机和液位为主要控制对象的闭环控制系统，并完成对位置型PID、增量型PID、积分分离式PID、模糊控制等先进控制算法的学习。

与核心课程群中其他课程在知识体系与能力培养上的整体设计 随着现代化工业复杂性与集成化程度的增加，计算机控制技术已广泛应用于各个工业领域。因为《计算机控制技术》教学目的是使学生能够分析与应用、设计并实施满足实际工业生产需要的计算机控制系统，所以在教学内容方面主要讲述计算机控制系统的设计与实现相关的硬件、软件、控制策略、数据通信、网络技术、数据库技术等方面的理论知识与技术。包括计算机控制系统的基本概念与基础理论，控制系统的接口技术、数字通信与网络技术、软件技术，计算机控制系统中常用的控制策略，不同规模的计算机控制系统的设计范例，以及流程工业的计算机集成制造系统。

能力培养要求 借助本门课程的学习，培养学生了解计算机控制系统组成、分类、硬件及软件构成、控制算法等相关知识，使学生从系统集成的角度掌握计算机控制系统的基本原理与设计方法，不但能够分析与应用、设计并实施满足实际工业生产需要的计算机控制系统，而且能够不断地根据已有的基础知识，迅速进行知识更新。

实践教学要求 实践教学方面采取实验课与课外课程设计相结合的形式，实验课上主要学习组态监控软件在计算机控制系统中的应用，并以液位为控制对象，搭建以计算机为控制核心的闭环控制系统，通过特性调试，了解计算机控制算法在实际系统中的应用。课外则要求同学们完成以电机为控制对象的闭环控制系统的设计报告，深化学生对计算机控制系统的理解和掌握，完成理论到实践的转换。