第1章計算機實時控制技術緒論

第1章計算機實時控制技術緒論第一頁，共65頁。第一章緒論第二章工業(yè)控制計算機第三章工控機輸入輸出系統(tǒng)第四章模擬信號調(diào)理與ADDA第五章控制算法第六章抗干擾技術第七章系統(tǒng)典型功能及實現(xiàn)方法第八章現(xiàn)場總線第九章應用實例2023/4/18第二頁，共65頁。

參考文獻

1、微型計算機控制新技術，曹承志，機工

2、工業(yè)控制計算機系統(tǒng)-設計與應用，王常力，電子工業(yè)

3、計算機測控系統(tǒng)設計與應用，李正軍，機工

4、STD總線工業(yè)控制機的設計與應用，魏慶福，科學

5、PC總線工業(yè)控制系統(tǒng)精粹，凌澄，清華出版社

6、計算機測控應用技術，胡文金，重慶大學出版社

7、微機控制新技術，姚燕南，西安交通大學出版社2023/4/18第三頁，共65頁。第1章緒論1.1計算機控制系統(tǒng)概述1.2計算機控制系統(tǒng)的組成及分類1.3計算機控制研究的課題與發(fā)展方向2023/4/18第四頁，共65頁。1.1計算機控制系統(tǒng)概述計算機控制：將計算機技術應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防等行業(yè)自動控制的一門綜合性科學與技術是以計算機、自動控制理論、自動控制工程、電子學和自動化儀表為基礎的綜合學科計算機控制系統(tǒng)簡單地說就是以計算機替代了原模擬控制系統(tǒng)的控制器（控制儀表）組成的自動控制系統(tǒng)。但是這種取代決不是一種簡單的替代而是一種升華2023/4/18第五頁，共65頁。

隨著科學發(fā)展、技術進步和對控制要求的提高，控制對象越來越復雜，控制系統(tǒng)也隨之復雜，出現(xiàn)了多輸入-多輸出多變量系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)控制、時變和分布參數(shù)控制系統(tǒng)等。對這些系統(tǒng)，使用常規(guī)控制方法和手段實現(xiàn)十分困難。電子計算機尤其是微型計算機的出現(xiàn)并應用于自動控制領域，使自動控制水平產(chǎn)生了巨大飛躍。1.計算機控制系統(tǒng)產(chǎn)生的原因2023/4/18第六頁，共65頁。

微電子技術和計算機技術的發(fā)展，為計算機控制的發(fā)展奠定了堅實的基礎。

1946年世界上第一臺由程序控制的計算機（稱為電子數(shù)字器與計算器）ENICA誕生后，人們就試圖將這種運算速度快，能存儲又能進行算術和邏輯計算的機器應用于自動控制系統(tǒng)中。然而這種昂貴的運算機器在作為控制器來說是大材小用，于是希望用這種計算機來完成多回路的數(shù)據(jù)采集與控制，而當時計算機的可靠性又難以勝任作為控制器所需要的高可靠性。2.計算機控制技術的發(fā)展2023/4/18第七頁，共65頁。世界上第一臺電子計算機ENIAC2023/4/18第八頁，共65頁。時間：1946年2月15日地點：美國賓夕法尼亞大學莫爾學院主要人物和單位：維納，約翰·莫克利，馮·諾依曼美國陸軍彈道研究所，阿伯丁彈道實驗室

計算機名稱：ENIAC(電子數(shù)字積分計算器)

ElectronicNumericalIntegratorandCalculator運算速度：5000次加法/秒，3/1000秒時間內(nèi)做完兩個10位數(shù)乘法主要用途：彈道計算的數(shù)值分析主要指標：占地170M2/重量30噸/耗電140KW18000個電子管/7000個電阻/6000個開關

10000個電容/50萬條線/45萬美元2023/4/18第九頁，共65頁。20世紀50年代，美國首先用計算機來完成對生產(chǎn)過程進行巡檢數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理。1959年美國TRW航空公司和Texaco公司合作成功地在得克薩斯州的一家煉油廠將一臺計算機投入在線控制。該控制系統(tǒng)以綜合指標出發(fā)確定了熱水循環(huán)系統(tǒng)的最佳參數(shù)，同時也揭開了計算機控制的輝煌一頁。20世紀60年代計算機控制系統(tǒng)已成功的應用于化工、鋼鐵和電力等不同的領域，但這些系統(tǒng)還都是以數(shù)據(jù)的采集和處理為主。1962年英國帝國化工公司制造出一套可以直接取代常規(guī)儀表對生產(chǎn)過程直接進行控制的計算機控制系統(tǒng)，開創(chuàng)了直接數(shù)字控制的新時期。2023/4/18第十頁，共65頁。

1971世界上第一片四位微處理器出現(xiàn)，微型計算機得以快速發(fā)展，1993年Pentium處理器的出現(xiàn)更使微型計算機在運算速度等諸多方面得以長足發(fā)展，同時也使計算機控制得以飛速發(fā)展微處理器和微型計算機的誕生與發(fā)展為實現(xiàn)分散控制創(chuàng)造了良好的條件2023/4/18第十一頁，共65頁。1975年美國Honeywell公司研制成功世界上第一套集散型控制系統(tǒng)TDC-2000并投入使用，開創(chuàng)了計算機應用于實際生產(chǎn)過程控制的新紀元。隨后一直到80年代末，集散控制系統(tǒng)迅速發(fā)展，有幾萬套集散系統(tǒng)投入運行，不但得到使用者的高度評價同時也為制造商和使用企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟效益隨著3C技術和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡控制系統(tǒng)應運而生?？删幊炭刂破鳎≒LC）的綜合應用已打破了原工業(yè)控制的格局，并共同融入到計算機控制系統(tǒng)的大門類之中

2023/4/18第十二頁，共65頁。50年代的起步期60年代的試驗期70年代以來的推廣期80年代的成熟期90年代后進一步發(fā)展期計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展過程2023/4/18第十三頁，共65頁。1.2計算機控制系統(tǒng)的組成及分類1.2.1計算機控制系統(tǒng)1.2.2計算機控制系統(tǒng)的硬件組成1.2.3計算機控制系統(tǒng)的軟件組成1.2.4計算機控制系統(tǒng)的分類2023/4/18第十四頁，共65頁。1.2.1計算機控制系統(tǒng)

自動控制是在非人工直接參與的前提下，應用自動控制裝置自動地、有目的地控制設備和生產(chǎn)過程，使他們具有一定的狀態(tài)和性能，完成相應功能，實現(xiàn)預定目標自動控制系統(tǒng)一般可以分為：開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)兩大類。2023/4/18第十五頁，共65頁。

開環(huán)控制系統(tǒng)是指控制器按照先驗的控制方案對對象或系統(tǒng)進行控制，使被控制對象或系統(tǒng)能按照約定來運動或變化控制器被控對象被控參數(shù)設定值開環(huán)控制系統(tǒng)框圖1.開環(huán)控制系統(tǒng)2023/4/18第十六頁，共65頁。被控參數(shù)控制器被控對象設定值閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖+-2閉環(huán)控制系統(tǒng)

閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)相比增加了一個來自被控參數(shù)的反饋信號和一個比較環(huán)節(jié)2023/4/18第十七頁，共65頁?？刂破鲗ο驞/AA/D計算機計算機控制系統(tǒng)基本框圖（閉環(huán)）+-3計算機控制系統(tǒng)

在開、閉環(huán)控制系統(tǒng)中都少不了控制器環(huán)節(jié)用計算機實現(xiàn)系統(tǒng)中的控制器就形成了計算機控制系統(tǒng)由于計算機處理的是數(shù)字信號，而現(xiàn)場的信號都是模擬信號，計算機要替代原模擬調(diào)節(jié)器必須完成模擬量到數(shù)字量的轉換（A/D）和數(shù)字量到模擬量的轉換（D/A）2023/4/18第十八頁，共65頁。計算機控制系統(tǒng)的控制過程計算機控制系統(tǒng)的控制過程可歸納為三個過程：（1）信息的獲取計算機通過計算機的外部設備獲取被控對象的實時信息和人的指令性信息（2）信息的處理計算機根據(jù)預先編好的程序?qū)耐庠O獲取的信息進行處理（3）信息的輸出計算機將最終處理完的信息通過外部設備將這些信號送到控制對象，通過顯示、記錄或打印等操作輸出其處理或獲取信息的情況2023/4/18第十九頁，共65頁。

在計算機控制系統(tǒng)中包括了硬件和軟件兩大部分硬件是由計算機主機、接口電路、外部設備組成，是計算機控制系統(tǒng)的基礎軟件是安裝在計算機主機中的程序，它能夠完成對其接口和外部設備的控制，完成對信息的處理，它包含有維持計算機主機工作的系統(tǒng)軟件和為完成控制而進行信息處理的應用軟件的兩大部分，軟件是計算機控制系統(tǒng)的關鍵1.2.2計算機控制系統(tǒng)的硬件組成2023/4/18第二十頁，共65頁。

典型的計算機控制系統(tǒng)的硬件主要包括：計算機主機、過程控制通道、操作控制臺和常用的外設。隨著計算機網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展，網(wǎng)絡設備也成為計算機控制系統(tǒng)硬件不可少的一部分。2023/4/18第二十一頁，共65頁。主機過程控制通道A/DD/AD/ID/O操作臺（通訊）控制對象（系統(tǒng)）CPUMEM典型的計算機控制系統(tǒng)的硬件組成框圖2023/4/18第二十二頁，共65頁。

主機是指用于控制的計算機，它主要由CPU、存儲器和接口三大部分組成，是整個系統(tǒng)的核心。目前使用的主機有：單片機、PLC、工業(yè)PC等。主要完成數(shù)據(jù)和程序的存取、程序的執(zhí)行、控制外部設備和過程通道中的設備的工作，實現(xiàn)對被控對象的控制，實現(xiàn)人機對話和網(wǎng)絡通信由于CPU技術的發(fā)展和廣泛應用及網(wǎng)絡技術的發(fā)展和廣泛應用，主機還要完成對一些含CPU設備和網(wǎng)絡設備的控制1.主機2023/4/18第二十三頁，共65頁。

過程控制通道是被控對象與主機進行信息交換的通道，根據(jù)信號方向和形式，過程控制通道可分為：（1）模擬量輸入通道（AI）完成過程和被控對象送往主機的模擬信號的轉換，使之成為計算機能夠接收的標準數(shù)字信號（2）模擬量輸出通道（AO）大多數(shù)執(zhí)行機構仍只能接收模擬信號，而計算機運算決策的最終結果是數(shù)字信號。通過模擬量輸出通道完成數(shù)字量轉換為模擬量并保持2.過程控制通道2023/4/18第二十四頁，共65頁。（3）數(shù)字量輸入通道（DI）數(shù)字量的輸入通道是把過程和被控對象的開關量或通過傳感器已轉換的數(shù)字量以并行或串行的方式轉入計算機（4）數(shù)字量輸出通道（DO）數(shù)字量輸出通道是將計算機運算、決策之后的數(shù)字信號以串行或并行的方式輸出給被控對象或外部設備2.過程控制通道(續(xù))

2023/4/18第二十五頁，共65頁。

操作控制臺是計算機控制系統(tǒng)人機交互的關鍵設備，通過操作控制臺，操作人員可以及時了解被控過程的運行狀態(tài)，運行參數(shù)；對控制系統(tǒng)發(fā)出各種控制的操作命令，并且通過操作控制臺還可以修改控制方案和程序。操作控制臺一般應包括：（1）信息的顯示（2）信息的記錄（3）工作方式狀態(tài)的選擇（4）信息輸入3.操作控制臺2023/4/18第二十六頁，共65頁。2023/4/18第二十七頁，共65頁。

企業(yè)信息化的需求要求生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r的上傳到企業(yè)信息管理系統(tǒng)。計算機控制系統(tǒng)作為網(wǎng)絡上的一個結點的方案已經(jīng)被廣泛采納。通訊設備已成為計算機硬件的一個重要部分，這些設備可以完成計算機控制系統(tǒng)的信息交換。4.通訊設備2023/4/18第二十八頁，共65頁。1.2.3計算機控制系統(tǒng)的軟件組成

計算機控制系統(tǒng)除了硬件之外，還必須有軟件?？刂葡到y(tǒng)的功能和性能在很大程度上依賴于軟件水平的高低。所謂軟件是指完成各種功能的計算機程序的總和，它分為系統(tǒng)軟件和應用軟件兩大部分。2023/4/18第二十九頁，共65頁。系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件是維持計算機運行操作的基礎，是用于管理、調(diào)度、操作計算機的各種資源，實現(xiàn)對系統(tǒng)監(jiān)控與診斷，提供各種開發(fā)支持的程序。系統(tǒng)軟件包括：操作系統(tǒng)、監(jiān)控管理程序、故障診斷程序、各種計算機語言及解釋、編譯工具。系統(tǒng)軟件一般由供應商提供或?qū)I(yè)人員開發(fā)，用戶不需自己設計開發(fā)。2023/4/18第三十頁，共65頁。應用軟件

應用軟件根據(jù)控制對象、控制要求，為實現(xiàn)高效、可靠、靈活的控制而自行編譯的各種程序。包括：數(shù)據(jù)采集、數(shù)字濾波、標度變換、鍵盤處理、控制算法、輸出與控制等程序。用于應用軟件開發(fā)的程序設計語言有：匯編、C#、C++、VB、VC、Delphi、PB等。目前也有一些專門用于控制的組態(tài)軟件，這些軟件功能強，使用方便，組態(tài)靈活，具有很好的應用前景。2023/4/18第三十一頁，共65頁。計算機控制系統(tǒng)的組成示意圖軟件部分計算機控制系統(tǒng)

硬件部分控制計算機主機、外設、系統(tǒng)總線生產(chǎn)過程輸入輸出通道人機聯(lián)系設備、通信設備

現(xiàn)場儀表（測量傳感器、執(zhí)行機構等）

操作系統(tǒng)匯編或高級語言、過程控制語言通信網(wǎng)絡軟件、診斷程序等

系統(tǒng)軟件

應用軟件

過程輸入/輸出程序、過程控制程序人機接口程序、打印顯示程序各種公共子程序歷史數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)庫2023/4/18第三十二頁，共65頁。1.2.4計算機控制系統(tǒng)的分類

在生產(chǎn)過程中，根據(jù)被控對象的特點和控制功能，計算機控制系統(tǒng)有各種各樣的結構和形式按計算機參與的形式，可以分為開環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)；按采用的控制方案，又分為程序和順序控制、常規(guī)控制、高級控制（最優(yōu)、自適應、預測、非線性等）、智能控制（FUZZY控制、專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡等）。

2023/4/18第三十三頁，共65頁。

計算機控制系統(tǒng)的分類不是嚴格的按照其結構或者功能進行分類的。常根據(jù)計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史和在實際應用中的狀態(tài)進行分類。一般分為六大類：操作指導控制系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)、監(jiān)督控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)和計算機集成制造系統(tǒng)六大類。2023/4/18第三十四頁，共65頁。操作指導系統(tǒng)是基于生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)直接采集的非在線的閉環(huán)控制系統(tǒng)計算機數(shù)據(jù)采集輸出設備人控制器生產(chǎn)過程1.操作指導系統(tǒng)（OperationGuideControl）2023/4/18第三十五頁，共65頁。2023/4/18第三十六頁，共65頁。

計算機通過數(shù)據(jù)輸入通道對生產(chǎn)過程各項參數(shù)進行采集，根據(jù)工藝和生產(chǎn)的需求進行優(yōu)化計算，計算出優(yōu)化的操作條件和參數(shù)，利用其輸出設備，將其結果顯示或打印。操作人員根據(jù)計算機提供的結果改變控制器的參數(shù)或設定值，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的控制，這屬于計算機離線最優(yōu)控制的一種形式。該系統(tǒng)結構簡單、控制安全、靈活，由于人的介入使該系統(tǒng)可以應用于一些復雜的不便由計算機進行直接控制的場合。2023/4/18第三十七頁，共65頁。直接數(shù)字系統(tǒng)是計算機控制系統(tǒng)最基本形式，也是應用最多的一類計算機控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)在線控制。

操作臺級處理設備

計算機

過程控制通道

生產(chǎn)過程2.直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DirectDigital

Control）2023/4/18第三十八頁，共65頁。2023/4/18第三十九頁，共65頁。

這類控制系統(tǒng)是計算機通過過程控制通道對工業(yè)生產(chǎn)過程進行在線實時控制。該系統(tǒng)是典型的計算機替代模擬調(diào)節(jié)器，可實現(xiàn)對多回路多參數(shù)的控制，系統(tǒng)是靈活性大、可靠性高，能實現(xiàn)各種從常規(guī)到先進的控制方式。

2023/4/18第四十頁，共65頁。計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)是一種兩級計算機控制系統(tǒng)SCC計算機輸入通道輸出通道數(shù)字（或模擬）控制器生產(chǎn)過程計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)3.計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)

（SupervisoryComputerControl）2023/4/18第四十一頁，共65頁。管理命令報告SCC計算機給定值測量值A/D多路開關檢測元件生產(chǎn)過程管理命令報告SCC計算機給定值測量值A/D多路開關檢測元件生產(chǎn)過程DDCD/A反多路開關........SCC+模擬調(diào)節(jié)器控制系統(tǒng)原理圖SCC+DCC控制系統(tǒng)原理圖2023/4/18第四十二頁，共65頁。

該類系統(tǒng)類似計算機操作指導控制系統(tǒng)。它的區(qū)別是SCC計算機輸出不通過人去改變，而直接控制控制器，改變控制的設定值或參數(shù)，完成對生產(chǎn)過程的控制。

SCC計算機可以利用有效的資源去完成生產(chǎn)過程控制的參數(shù)優(yōu)化，協(xié)調(diào)各直接控制回路的工作，而不直接參與直接的控制，所以計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)是安全性可靠性較高的一類計算機控制系統(tǒng)，同時又是計算機集散系統(tǒng)的最初、最基本的模式。2023/4/18第四十三頁，共65頁。4.集散控制系統(tǒng)(DistributedControlSystem)

集散控制系統(tǒng)又稱分布控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用分散控制、集中操作、分級管理、分而自治、綜合協(xié)調(diào)形成具有層次化體系結構的分級分布式控制，一般分為四級：過程控制級、控制管理級、生產(chǎn)管理級和經(jīng)營管理級。過程控制級是集散控制的基礎，直接控制生產(chǎn)過程，在這級參與直接控制的可以是計算機也可以是PLC或?qū)Ｓ脭?shù)字控制器，完成對現(xiàn)場設備直接監(jiān)測和控制，由于生產(chǎn)過程控制分別由獨立控制器進行控制，可以分散控制器故障，局部故障不會影響整個系統(tǒng)工作，提高了系統(tǒng)工作可靠性

2023/4/18第四十四頁，共65頁。DCS的層次結構2023/4/18第四十五頁，共65頁。集散系統(tǒng)組成框圖2023/4/18第四十六頁，共65頁。5.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FieldBusControlSystem)

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是20世紀90年代興起的新型計算機控制系統(tǒng)，已廣泛應用在工業(yè)生產(chǎn)過程自動化領域，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)利用現(xiàn)場總線將各智能現(xiàn)場設備，各級計算機和自動化設備互聯(lián)，形成了一個數(shù)字式全分散雙向串行傳輸，多分支結構和多點通信的通信網(wǎng)絡。在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中，生產(chǎn)過程現(xiàn)場的各種儀表、變送器、執(zhí)行機構控制器都配有分級處理器，屬智能現(xiàn)場設備?，F(xiàn)場總線可以直接連接其它的局域網(wǎng)，甚至Internet?？蓸嫵刹煌瑢哟蔚膹碗s控制網(wǎng)絡，它已經(jīng)成為今后工業(yè)控制體系結構發(fā)展的方向之一2023/4/18第四十七頁，共65頁。H1……………H2服務器現(xiàn)場控制器H2H2現(xiàn)場總線自動監(jiān)督系統(tǒng)操作站局域網(wǎng)···現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)2023/4/18第四十八頁，共65頁。H1樹型菊花鏈型總線型點對點H1H1H2H2H1H1H1網(wǎng)橋2023/4/18第四十九頁，共65頁。6.計算機集成制造系統(tǒng)(ComputerIntegratedManufacturingSystem)

計算機集成制造的概念是在20世紀70年代美國的哈靈頓提出的。計算機集成制造是將工業(yè)生產(chǎn)的全過程集成由計算機網(wǎng)絡和系統(tǒng)在統(tǒng)一模式進行，包括從設計、工藝、加工制造到產(chǎn)品的檢驗出廠一體化的模式隨著現(xiàn)代市場需求和企業(yè)模式現(xiàn)代化，計算機集成制造已將制造集成轉換為信息集成，并融入企業(yè)全面管理和市場營銷

CIMS是一項龐大的系統(tǒng)工程，需要有許多基礎的應用平臺支持，實現(xiàn)的是企業(yè)物流、資金流和信息流統(tǒng)一。由于涉及面廣，應用存在困難較多，許多CIMS工程在規(guī)劃實施中都提出了整體規(guī)劃分步實施策略。盡管目前CIMS工程在企業(yè)的推廣存在許多困難，但是它確實是企業(yè)真正走向現(xiàn)代化的方向2023/4/18第五十頁，共65頁。CIMS組成框圖2023/4/18第五十一頁，共65頁。計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）

經(jīng)營決策企業(yè)管理生產(chǎn)調(diào)度過程優(yōu)化過程控制第五層：企業(yè)決策，生產(chǎn)規(guī)劃第四層：供銷,財務,計劃,管理等第三層：生產(chǎn)調(diào)度，系統(tǒng)優(yōu)化第二層：先進控制，過程優(yōu)化第一層：單元自動化,簡單控制生產(chǎn)過程

流程CIMS的遞階控制示意圖2023/4/18第五十二頁，共65頁。1.3計算機控制研究的課題與發(fā)展方向

計算機控制系統(tǒng)中的計算機不是簡單地取代了一般控制系統(tǒng)的控制器，由于計算機和網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展同時也帶動自動控制技術的發(fā)展。網(wǎng)絡技術的發(fā)展促進了企業(yè)管理、控制一體化的進程，控制的概念也遠遠超出了以往生產(chǎn)設備和生產(chǎn)線的控制。2023/4/18第五十三頁，共65頁。1.3.1計算機控制研究的課題

計算機控制研究的課題主要是控制理論和控制理論在工程中的應用與實現(xiàn)兩個方面，在工程的實現(xiàn)又反映出硬件系統(tǒng)的結構和軟件的實現(xiàn)兩大類2023/4/18第五十四頁，共65頁。1.控制理論方面涉及到的課題（1）數(shù)字描述和分析方法計算機控制系統(tǒng)的外特性應該同模擬系統(tǒng)是一樣的，但嚴格地講，在實際處理過程中計算機控制系統(tǒng)是離散系統(tǒng)，所以計算機控制系統(tǒng)的設計和分析多年來一直存在模擬和離散兩種分析方法。離散系統(tǒng)的描述通常我們都會用差分方程和Z變換以及離散狀態(tài)空間方法來進行分析。2023/4/18第五十五頁，共65頁。（2）采樣周期的選取模擬系統(tǒng)離散化一個非常關鍵的問題就是計算機控制系統(tǒng)的采樣周期的選擇。嚴格地講計算機控制系統(tǒng)的采樣周期分為信號采集的采樣周期和計算機控制算出的控制周期;信號采樣將模擬信號采樣為離散信號，采樣周期越小越好，采樣周期取決于計算機的運算速度，過小的采樣周期，計算機很難勝任，為了保證采樣信號在采樣后能夠正確地反映模擬信號，信號采集的采樣周期選取就滿足SHANNON采樣定理：采樣的最低頻率須大于信號最高變化頻率的兩倍。2023/4/18第五十六頁，共65頁。（3）現(xiàn)代控制系統(tǒng)的研究由于計算機技術的發(fā)展使現(xiàn)代控制理論的許多設想可以實現(xiàn)。智能控制、模糊控制、人工神經(jīng)元等近代控制方法的研究也變得越來越熱門。計算機CPU技術的發(fā)展和并行處理可以大大提高計算機的運算速度，使復雜運算應用于實時控制變?yōu)榭赡堋?023/4/18第五十七頁，共65頁。2.應用于控制系統(tǒng)計算機硬件技術的研究隨著計算機控制逐漸取代常規(guī)的模擬控制系統(tǒng)的進展，計算機硬件技術的發(fā)展也是研究的重要課題。為了適應不同行業(yè)、不同工藝設備需求，計算機制造廠家已研究出多種典型的標準化機型。（1）可編程序控制器（PLC）可編程序控制器也稱為可編程序邏輯控制器，原來是利用電子器件替代繼電器，實現(xiàn)過去由硬件完成的邏輯控制，隨著計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展，PLC改變了以往主要用于開關量邏輯控制的用途，許多專用的過程控制模塊和網(wǎng)絡通訊模塊已經(jīng)結合PLC成為計算機控制系統(tǒng)中的主力軍。2023/4/18第五十八頁，共65頁。2023/4/18第五十九頁，共65頁。（2）可編程序調(diào)節(jié)器可編程序調(diào)節(jié)器實際上是一臺儀表化的微型計算機，它可以廣泛地應用于計算機控制系統(tǒng)中的單元控制，尤其是一些分散性能很強的系統(tǒng)或一些獨立的控制系統(tǒng)采用可編程調(diào)節(jié)器也是一種很好的選擇，可編程調(diào)節(jié)器的研究也隨著計算機控制系統(tǒng)研究的發(fā)展而快速發(fā)展。（3）單片微型計算機的應用研究隨著微電子技術與超大規(guī)模集成技術的發(fā)展單片機在控制系統(tǒng)的應用也越來越廣泛，并被作為計算機控制研究的一個分支。由于系統(tǒng)與設