計算機控制技術論文

　　隨著計算機技術的發展,計算機控制越來越深入地滲透於生產之中。下面是小編為大家整理的，供大家參考。

　　篇一

　　《 計算機控制技術教學方法改革 》

　　摘 要：計算機控制技術是自動化專業的主要專業課，是一門理論性、實踐性、和綜合性很強的課程。針對課程教學中的特點和現狀，改變以往傳統的授課方式，對教學方法進行了探索，提出了幾種教學方法上的改革措施，教學效果良好。

　　關鍵詞：計算機控制技術;教學方法;改革

　　中圖分類號：G642

　　1 計算機控制技術應用現狀

　　隨著計算機技術的迅速發展，計算機在控制工程領域中發揮著越來越大的作用。計算機控制系統是計算機技術與自動控制理論、自動化技術以及檢測與感測技術、通訊與網路技術等緊密結合的產物[1]。由於計算機控制系統的應用，許多傳統的控制結構和方法被替代，利用計算機的軟體和硬體代替傳統自動控制系統中的控制器對工業生產過程實現檢測、控制、優化、排程、管理和決策等任務，從而提高產品質量和產量等，並使控制質量更加穩定[2]。

　　2 課程教學特點及現狀

　　計算機控制技術是電氣自動化專業的重要專業課程，內容豐覆蓋面廣，其應用性、技術性、綜合性都很強，要求具備較強的電路基礎、類比電子技術、數位電子技術、自動控制理論、微型計算機原理等專業基礎知識。目前主要內容包括離散控制理論基礎、介面技術、數字PID控制、最少拍控制、Simth預估控制和達林演算法、模糊控制、網路控制等。由於本課程與實際工業的生產過程結合緊密，要求學生能理論聯絡實際，掌握計算機控制系統的基本分析方法和設計方法，使學生在學完本課程後能設計硬體和軟體，並能將硬體和軟體組織成一個有機的整體，形成完整的計算機控制系統，達到預定的控制目的[3]。但是教師要教好這門課程卻是件非常不容易的事，由於課程難、涉及的相關專業知識很多、綜合性很強，很多學生由於之前的課程沒學好，專業課基礎知識薄弱，所以學習過程中倍感吃力，以致慢慢失去了學習的興趣。因此，在教學過程中如何適應課程的特點，提高課堂教學效率和授課質量，將基礎理論與實際相結合，激發學生的學習積極性、主動性，不僅要讓學生掌握相關的理論知識，又要培養學生的動手實踐能力和工程意識成為教學方式改革的重要任務。

　　3 課程教學方式改革

　　根據計算機控制技術課程教學特點及現狀，結合目前實際情況，採取以下措施來提高計算機控制技術課程的教學質量。

　　3.1 互動***討論式***課堂

　　課堂教學過程中採用互動***討論式***的教學方法，來啟發、引導學生學習，激發學生聽課的熱情與積極性。

　　學習中很重要的一點就是學生會積極地思考，採用互動***討論式***教學，首先需要尊重學生在教學中的主體地位，在教學過程中，經常進行討論並開展課堂小辯論等激發學生的學習興趣。其次需要設計教學過程中能夠啟發學生思維的問題，每節課在什麼時候、什麼地方提什麼問題，都是要精心研究的。在課堂上要儘量多提一些問題，將問題的來龍去脈說清楚，根據問題的特點，有些老師課堂解答;有些讓學生課堂上即興討論;有些則留給學生課後思考準備答案，下一次課時進行總結和討論。

　　這種教學方法與傳統教學方式相比在於：學生對老師提出的問題有響應，學生和老師之間要有對話和交流;教師的作用不只是傳授，更重要的是引導學生思維。帶著問題來思考是很重要的學習原則，這樣學生在上課時必須要思想集中、積極思考來響應老師的提問。

　　3.2 充分利用Matlab軟體

　　現代電化教育和多媒體技術等手段目前已全面引入各專業的教學，將傳統黑板教學方法與多媒體等現代化的手段相結合，實現兩者優勢互補，使教學內容形象直觀，易於理解。

　　計算機控制技術這門課程也不例外，計算機控制技術的教學中圖例較多，若不借助於圖示分析，用語言很難解釋清楚。如果在黑板上邊講邊畫，花費時間太多，課堂效率太低。在授課過程中除了利用多媒體教學手段進行輔助教學外，而且根據教學內容的特點，將MATLAB/Simulink運用到課堂教學中，藉助它強大的動態表現能力，向學生演示系統的各種動態響應的模擬結果，將枯燥的理論知識通過模擬模型以圖形化的方式給學生演示，這樣不但增加了教學資訊量，而且讓學生對抽象的理論知識有了深刻的感性認識。同時教學過程更加生動鮮明，大大提高了學生的學習興趣和教學質量。

　　3.3 專案教學方式

　　在教學過程中，將某些主要的知識點轉化為若干個教學專案，圍繞專案組織展開教學。專案教學方式對老師的要求較高，要求教師以工程實際中的專案為主線，對主要理論知識編寫具有工程背景的難易適中、大小合適、實踐性強、應用性廣的案例。教師適當指導，鼓勵學生參與專案全過程，讓學生提出解決方案，使學生認識到不同課程之間、不同章節之間的聯絡，以提高學生的綜合實踐能力和培養創新性思維。

　　下面以電阻爐溫度控制系統設計為例，說明專案教學方式的實施步驟。

　　首先，老師確定好電阻爐溫度控制系統設計這個專案後，要對專案做一個簡介，包括專案的具體要求，所具備的基本條件等。

　　其次，老師要指出本專案中涉及到的相關知識，給學生提供學習這些知識的資源和條件，並做適當指導。比如，本專案中要控制電阻爐的溫度，爐溫度是模擬量，而計算機處理的是數字量，所以檢測電阻爐溫度是一個很重要的環節，要選擇合適的溫度感測器將非電量的模擬量轉換成電量的模擬量，然後經過取樣和A/D轉換器將電量的模擬量轉換成數字量輸入計算機，計算機對實際爐溫和給定爐溫進行比較得出偏差，然後對偏差按一定的規律進行運算，由於計算機輸出的是數字量，不能直接作用於被控物件，所以運算結果送D/A轉換器轉換成模擬電壓，經功率放大器放大後送到閘流體調壓器，觸發閘流體並改變其導通角的大小，從而調節電阻爐溫度，讓學生對電阻爐溫度控制過程有一個總體的認識。

　　然後，把班級分成幾個小組，各小組提出並仔細討論專案具體實施方案。硬體設計方面，比如微控制器的選型，溫度感測器型別的確定，以A/D和D/A為核心的輸入和輸出通道等的確定顯得尤為重要。軟體設計方面，包括主程式、定時中斷程式、數字控制演算法程式、A/D轉換及取樣程式、數字濾波程式及輸出值處理等程式的設計等。在這個過程中，教師要注意鼓勵學生的創造性思維，

　　最後，專案實施結束後，各小組選出代表先對專案執行的情況進行總結，然後老師再進行一次專案總結，指出專案相關的知識要點，對學生方案中的亮點進行表揚和推廣。

　　採用專案教學方式，專案提出後立即引起學生們的興趣，在老師的引導下，最終確定瞭解決方案。通過這個過程，學生不僅對計算機控制系統的設計過程有了全面的認識，而且對書本中的抽象的理論知識有了深刻的理解，從被動學習轉變為主動學習。同時培養了學生的團隊精神，提高了學生分析問題和解決問題的能力。

　　4 結語

　　文中對計算機控制技術的教學方法、教學手段做出了一些改革嘗試，教學效果良好，學生學習的積極性、主動性和工程實際應用能力均得到了較大的提高。然而由於計算機控制技術課程自身的特點，教學改革是無止境的，因此仍須在教學實踐中不斷完善和改進。

　　參考文獻：

　　[1]李華，範多旺.計算機控制系統[M].北京：機械工業出版社，2007.

　　[2]賴壽巨集.微型計算機控制技術[M].北京：機械工業出版，2005.

　　[3]康勝武，毛哲.“計算機控制技術”教學方法探索[J].中國現代教育裝備，2012***16***：30-34.

　　篇二

　　《 計算機控制技術要點的探討 》

　　摘 要：計算機控制就是用計算機對一個動態物件或過程進行控制。在計算機控制系統中，用計算機代替自動控制系統中的常規控制裝置，對動態系統進行調節和控制，這是對自動控制系統所使用的技術裝備的一種革新。本文的主要目的就是在淺析計算機控制技術原理的同時，對計算機控制系統的發展趨勢進行描述。

　　關鍵詞：設計過程;計算機控制技術;技術要點

　　中圖分類號：F416.67 文獻標識碼：A

　　引言

　　計算機控制就是用計算機對一個動態物件或過程進行控制。在計算機控制系統中，用計算機代替自動控制系統中的常規控制裝置，對動態系統進行調節和控制，這是對自動控制系統所使用的技術裝備的一種革新。這一革新，改變了自動控制系統的結構，也導致對這類系統的分析和設計發生較多的變化。在初步介紹計算機控制系統之後，分別介紹計算機控制技術的特點和基本設計過程。

　　1 計算機控制系統的設計過程

　　計算機控制系統的軟、硬體結構將根據不同的物件有所不同，但系統設計的步驟大體上相同，一般包括以下幾方面。

　　1.1 系統的總體方案設計

　　根據系統設計任務書進行總體方案設計。選擇系統的軟、硬體組成方式根據系統的價格和時間要求，選擇適當的方式組成系統。在時間要求比較緊的情況下，儘量選購現成的軟、硬體系統進行組合;而在經費緊張的情況下可以考慮自己設計電路模組。值得注意的是，軟、硬體工作比例的劃分也將對系統的價格和實現時間產生重要的影響。系統的總體方案設計大概包括選擇微處理器、確定儲存器容量、選擇外圍介面電路、選擇感測器、選擇軟體開發環境、硬體設計及除錯六個基本內容。

　　1.2 確定控制任務

　　進行系統設計之前，首先要對控制物件進行深入調查、分析，熟悉工藝流程，瞭解具體的控制要求，確定系統所要完成的任務，包括系統要實現的功能、控制速度、控制精度、現場環境、完成設計的時間要求等。根據這些任務寫好設計任務說明書，作為整個控制系統設計的依據。

　　1.3 軟體設計

　　軟體設計要根據系統總的設計要求，確定軟體所要完成的各種功能及完成這些功能的邏輯和時序關係，並用軟體流程圖表述出來。按軟體流程圖中不同的功能，分別設計相應的軟體功能模組。如模擬量輸入模組、模擬量輸出模組、資料處理模組、通訊模組和鍵盤處理模組等。每一種模組都可以單獨進行除錯，各種模組分別除錯好後，再按流程圖邏輯和時序關係將他們正確組合、連線、除錯。

　　1.4 現場安裝除錯

　　首先要按工藝流程圖將系統正確安裝，然後對系統進行粗調和精確除錯，根據實際物件確定各種控制引數，調整顯示值或儲存資料等。硬體除錯和軟體除錯都可以在實驗室環境下用對現場情況進行模擬的方式進行，並進行必要的聯合除錯工作，半實物模擬是系統除錯的雖要基礎，而最終的系統級除錯要在現場完成。

　　2 概述計算機控制系統

　　計算機控制系統的組成是由硬體和軟體兩大部分組成。而一個完整的計算機控制系統應由下列幾部分組成：被控物件、主機、外部裝置、外圍裝置、自動化儀表和軟體系統。

　　2.1 硬體部分

　　硬體部分用於一般數值計算和資訊處理的計算機稱為通用計算機***簡韻;通用機***。用於工業生產過程控制的計算機稱為工業控制計算機***簡稱控制機***。通用機由主機和外部裝置組成，主機包括運算器、控制器和主存貯器***俗稱記憶體貯器***;外部裝置包括輸入裝置、輸出裝置和外部存貯器，如鍵盤、CRT顯示器、印表機、磁帶和磁碟等，起著人機聯絡和擴充套件主機存貯能力的作用。它們是主機正常工作和人們使用主機所必需的裝置。'通用機主要是同使用機器的人交流資訊，控制機除了同人交流資訊外，要自動地控制生產過程，它還必須與被控制的物件直接交流資訊。這是控制機與通用機根本不同的地方。為此，控制機必須具備直接從生產過程獲取資訊，經過主機加工處理後，把控制資訊饋送給生產過程的能力。這種能力表現在主機與被控物件之間直接進行資訊的變換和傳遞上，具有這種能力的裝置稱為生產過程通道。相對於外部裝置，通常把生產過程通道稱為主機的外圍裝置。因此，可以簡單地說，通用計算機由主機和外部裝置組成;控制計算機由通用計算機與外圍裝置組成。

　　2.2 軟體部分

　　軟體系統是控制機不可缺少的重要組成部分。只有在適當的軟體系統支援下，控制視才能按設計的要求正常地工作。控制機的軟體系統包括系統軟體和應用軟體兩大類。系統軟體是用於計算機系統內部的各種資源管理、資訊處理對外進行聯絡及提供服務的軟體。例如作業系統、監控程式、語言加工系統和診斷程式等。應用軟體是用來使被控物件正常執行的控制程式、控制策略及其相應的服務程式。例如過程監視程式、過程控制程式和公用服務程式等。應用軟體是在系統軟體的支援下編制完成的，它隨被控物件的特性和控制要求不同而異。通常應用軟體由使用者根據需要自行開發。隨著計算機過程控制技術的日趨成熟，應用軟體正向標準化、模組化的方向發展。標準的基本控制模組由製造廠家提供給使用者，使用者只需根據控制的要求，經過簡單的組態過程即可生成滿足具體要求的專用應用軟體，大大方便了使用者，縮短了應用軟體的開發週期。提高了應用軟體的可靠性。

　　3 計算機控制系統的特點

　　由於計算機本身的特點，計算機控制系統與一般常規的調節系統相比，具有以下特點。精度高：通過多字長的數值運算，可以實現常規調節器難以達到的控制精度，而且不存在零點漂移、熱噪聲及元件老化對控制精度的影響。計算機具有分時處理能力。一臺計算機***嚴格說是一個CPU***可以對多個控制迴路進行控制。

　　計算機具有很強的貯存和邏輯判斷能力，能夠根據生產環境的變化，及時作出判斷，選擇最合理的控制對策;可以實現複雜的控制規律，以達到理想的控制效果。使用方便靈活。計算機的控制功能是通過硬體和軟體共同實現的。在不增加硬體的情況下，可以通過修改軟體來改變控制方案和控制機的功能。計算機除了能實現控制功能以外，還可以同時實現對生產過程的管理，如生產計劃排程，經濟核算等。

　　4 計算機控制系統的發展趨勢

　　DCS和工業控制計算機技術正在相互滲透發展，並擴大各自的應用領域。原來一般流程工業的控制多選用集散型控制系統***DCS***，離散型製造業的控制多采用可程式設計控制器***PLC***。隨著DCS和PLC相互滲透發展繼而擴大自己的應用領域，將出現DCS和PLC融合於一體的整合過程控制系統。工業控制網路將向有線和無線相結合的方向發展。計算機網路技術、無線技術以及智慧感測器技術的結合，產生了基於無線技術的網路化智慧感測器。這種基於無線技術的網路化智慧感測器使得工業現場的資料能夠通過無線鏈路直接在網路上傳輸、釋出和共享。工業控制軟體己向組態化方向發展，工業控制軟體主要包括人機介面軟體、控制軟體以及生產管理軟體等。

　　結束語

　　隨著計算機技術的發展，計算機控制越來越深入地滲透於生產之中。因此，設計一個性能良好的計算機控制系統是非常重要的。計算機控制系統包括硬體、軟體和控制演算法3個方面，一個完整的設計還需要考慮系統的抗干擾性能，使系統能長期有效地執行。在綜述部分對計算機控制技術的發展方向進行展望。

　　近年來我國在控制規律、控制方案、實施技術以及大規模的集中控制方面，有一定數量的成功典型，經濟效益也比較顯著。近年來，還開始運用數學模型方法，探討和推廣現代控制理論在化工過程控制中的應用，結合微型計算機的推廣應用，不少專案開展了計算機控制和排程管理的研究， 使生產的技術水平和經濟效益都有較大的提高。

　　參考文獻

　　[1]耿巨集偉.計算機控制技術實踐系統的研製[J].中國自動化教育學術年會論文集，1994.

　　[2]於海生.計算機控制技術[M].機械工業出版社，2007.

　　[3]顧德英.計算機控制技術與系統[M].北京：郵電大學出版社，2007.

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