系统介绍

为了有效地实现控制，不论是人工系统还是自动化系统,一般都由两部分组成：一部分获取足够的信息;另一部分作出判断实现控制。所谓信息指的是受控对象和环境的基本数据和变量。在自动化程度较高的系统中，检测和控制通过计算机建立相互的实时联系。计算机反应快、计算准确并能容纳大量的信息，所以有人工系统无法比拟的效果。

计算机检测

计算机检测和控制

试验和生产过程所产生和需要的数据是计算机检测的对象，具有明确的实时性。纯粹的计算机检测系统不发出改变被测环境的命令，也没有相应的硬件。检测要经过数据采集，数据的记录、整理和提供两大步骤：

数据采集

在试验和生产过程中各种传感器产生的数据大多以模拟量的电流或电压表示对于模拟量数据采集，各传感器输出信号的形式和幅度很不一致，所以要用信号调节器将它们转化为统一的形式和适当的幅度范围。信号调节器为传感器提供激励源，并具有放大、平衡、补偿、滤波、校验等功能。多路转接器在计算机控制下按一定的次序将 n个输入数据通路逐个地与模数转换器接通，将各该通路的模拟量数据转换成数字量送入计算机。多路转换器的转换开关常用继电器或场效应晶体管构成。

计算机检测和控制

对于状态判别数据，例如一个容器是空的还是满的，一个开关是通的还是断的，水位是否达到规定的高度等开关量的采集，只需1 位二进码表示。经过信号调节器和状态判别电路，每个状态判别数据按判别的结果将寄存器中对应的触发器置“1”或置“0”。有些状态参数需要在一定的时间内记录状态变换的次数（脉冲量），这时可以利用计数器先进行计数。计算机在适当的时候提取寄存器和计数器的内容 。通过寄存器也可以将数字量的数据如数字电压表的测量值等送入计算机。

数据的记录、整理和提供

计算机检测系统在采集数据的同时还能采集传感器的校准信息，对传感器测出的数据自动进行修正。它还能进行数据平滑和数据监视，并根据可测参数的测量数据推算出不能直接测量的一些重要参数，例如产品合格率、成本、能源利用率、参数的统计分布等的值，并及时地用多种形式提供给操作人员参考。

计算机控制

包括控制回路、PID算法、前馈控制法、多变量控制法、自适应控制法和推算控制法等。

控制回路

计算机检测和控制

在一个复杂过程的自动控制系统中，受控参数通常由一个控制回路控制。控制回路的性能在很大程度上取决于控制法则。控制法则又取决于描述该系统的数学模型和实时解算能力。早期的控制器都以模拟量为基础，所以控制法则和数学模型受到较大的限制。数字计算技术在控制系统中的广泛应用使控制法则和数学模型摆脱了模拟量本质上的局限性，使模拟量不能实现的许多控制方法得以实现。

PID算法和控制器

PID算法，即比例——积分——微分三 模式算法，是早期就发展并得到广泛应用的一种控制法则。PID算法不一定要求很复杂的硬件。早期的PID控制器都用简单的模拟电路来实现。20世纪60年代初，由于数字技术的发展，PID 算法已能由计算机对多个控制回路进行分时采样和计算实现。发展到80年代，利用超大规模集成电路制成的控制器不但可以实现PID控制，还可以实现其他的控制功能。

前馈控制法