0.1 计算机控制系统的一般概念

计算机控制系统是以微处理器为核心部件的自动控制或过程控制系统,是计算机技术、自动控制理论及自动化技术紧密结合的结果。计算机控制系统的基本结构如图0-1所示。

图0-1 计算机控制系统的基本结构

在计算机控制系统中,计算机接收被控参数的信息,按照一定的控制规律进行计算,计算出控制量输出,实现对被控参数的控制。由于计算机的输出和输入信号都是数字量,而被控参数的信息一般都是模拟量,因此系统中需要有将模拟量转换成数字量的A/D转换器,以及将数字量转换成模拟量的D/A转换器。

计算机控制系统的过程一般可归纳为以下三个步骤。

(1)实时数据采集:对被控参数的瞬时值进行采样测量,转换后输入。

(2)实时决策控制:对采集到的被控参数按照预定的控制规律进行分析,计算出控制量。

(3)实时输出控制:根据输出的控制量向执行机构发出信号,实现控制作用。

系统不断重复进行上面三个步骤,就能使被控对象按照一定的品质指标完成控制任务,达到控制要求,这是计算机控制系统最基本的功能。三个步骤都是“实时”进行的,即信号的输入、计算和输出都是在一定的时间范围内完成的,使控制系统能够及时地检测、分析及输出控制,超出这个时间范围就是失去了控制时机,控制就失去了意义。