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计算机控制技术重点

第1章计算机控制导论

学习重点

1本章学习要求与重点

本章是全书的导论。本章是在讲述连续控制系统的自控制原理课程的基础上

讲述计算机控制系统的组成、工作原理及特点和发展概况。同时，本章还要针对

计算机控制系统课程学习中的一些问题做些说明，以帮助学习者后续的学习。学

习本章主要应注意掌握下述重点内容：

1）计算机控制系统与连续模（拟式）控制系统的根本差别是数字计算机作为系

统控制器参与对被控市象的控制，用计算机系统取代了模拟控制器。由于数字计

算机T作的特点，使计算机控制系统与连续控制系统有许多不同的特点和优点c

同时由于计算机参与控制，计算机控制系统的控制过程可以归结为：实时数

据采集；实时决策及实时控制。注意了解和掌握“实时”的概念，这与通常计算

用计算机或在线数据处理用计算机是不同的。

2）依据对计算机工作原理的了解，应清楚地掌握计算机控制系统的基本组成

（如图1-4所示），要初步了解计算机参与控制时，计算机系统的最小配置及各

种配置的基本功用。

3）由于计算机参与控制，计算机控制系统有如下两个重要特点：

.系统是一种混合信号系统。要清楚地了解，系统中存在有五种信号形式，

其中采样、量化和信号恢复三种变换对系统特性有影响，是最重要的。同时，由

于是混合信号系统，给系统分析和设计带来一些新的问题，这种影响将会在后续

课程中看到。在后续课程的学习过程中，读者应时刻想到这个问题，并注意应采

取怎样的措施加以解决。

.系统可以实现分时串行或并行控制。即一台计算机可以通过分时串行或并

行方式同时控制多个被控对象或被控量，在复杂系统控制时可以极大地降低成

本。

4）从概念上初步了解，和连续模拟式控制系统相比，计算机控制具有无可比

拟的优点，从而帮助我们理解，为什么计算机控制系统今天获得了如此广泛的应

fflo

5）应对计算机控制系统的发展与应用有关内容有一般地了解。

6）要了解目前常用的计算机控制系统分类状况，特别是要清楚地了解“直接

数字控制D（DC）”的概念，本书主要讨论DDC系统的分析与设计问题。

7）本书在1.5节中讨论的计算机控制系统的理论与设计问题，初步说明了读者

在掌握了连续控制系统理论与设计问题后，学习计算机控制系统的理论与设计问

题的必要性，以增强读者学习本门课程的主性，并指出了后续学习应注意和关

心的问题。本节中所列出的几个问题将在后续内容中逐步加以说明。

8）本书在本章中专门就本学科中经常用到的“计算机控制系统”、“采样系统”

及“离散系统”概念加以说明和区分，其目的是希望读者在学习本课之前就对后

续课程中常用的这些名词术语有清楚的了解，知道它们之间的区别与关系。

2重点与难点问题说明

1）计算机控制系统是目前及未来最广泛应用的系统。就目前最常用的计算机

控制系统来说，与过去常用的连模拟系统相比，主要的差别就是前者用计算机

系统取代了常规的模拟式控制器，即计算机系统作为系统控制器参与系统工作，

由此应特别注意控制用计算机与通常计算或管理用等计算机的差别。控制用计算

机除了系统所必需的不同类型信息的输入/输出通道如（A/D、D/A及数字I/O等）

外，最重要的是计算机必须处于“实时”工作状态。在工程中常采用“熨时”、“在

线”工作等名词概念。

如教材中所述，“实时”是指信号的采集、处理及指令输出整个运行过程必须

在一定的时间内完成，如超过一定的时间就失去了控制时机,控制就失去了意义。

所需时间将依具体系统特性确定。如不要求必须在一定时间内完成，通常称为“非

实时

“在线”工作仅指被控过程和计算机直接连接并受冲算机控制的工作方式，又

称联机方式。如果计算机不直接和被控过程相连，其工作不直接受计算机控制，

而是通过中间记录介质，由操作者进行联系与操作，则称离线或脱机工作方式。

显然，一个在线系统不一定是实时系统