計算機檢測和控制計算機檢測

試驗和生產過程所產生和需要的數據是計算機檢測的對象，具有明確的實時性。純粹的計算機檢測系統(tǒng)不發(fā)出改變被測環(huán)境的命令，也沒有相應的硬件。檢測要經過數據采集，數據的記錄、整理和提供兩大步驟:

在試驗和生產過程中各種傳感器產生的數據大多以模擬量的電流或電壓表示對于模擬量數據采集，各傳感器輸出信號的形式和幅度很不一致，所以要用信號調節(jié)器將它們轉化為統(tǒng)一的形式和適當的幅度范圍。信號調節(jié)器為傳感器提供激勵源，并具有放大、平衡、補償、濾波、校驗等功能。多路轉接器在計算機控制下按一定的次序將 n個輸入數據通路逐個地與模數轉換器接通，將各該通路的模擬量數據轉換成數字量送入計算機。多路轉換器的轉換開關常用繼電器或場效應晶體管構成。

對于狀態(tài)判別數據，例如一個容器是空的還是滿的，一個開關是通的還是斷的，水位是否達到規(guī)定的高度等開關量的采集，只需1 位二進碼表示。經過信號調節(jié)器和狀態(tài)判別電路，每個狀態(tài)判別數據按判別的結果將寄存器中對應的觸發(fā)器置"1"或置"0"。有些狀態(tài)參數需要在一定的時間內記錄狀態(tài)變換的次數(脈沖量)，這時可以利用計數器先進行計數。計算機在適當的時候提取寄存器和計數器的內容 。通過寄存器也可以將數字量的數據如數字電壓表的測量值等送入計算機。

計算機檢測系統(tǒng)在采集數據的同時還能采集傳感器的校準信息，對傳感器測出的數據自動進行修正。它還能進行數據平滑和數據監(jiān)視，并根據可測參數的測量數據推算出不能直接測量的一些重要參數，例如產品合格率、成本、能源利用率、參數的統(tǒng)計分布等的值，并及時地用多種形式提供給操作人員參考。

包括控制回路、PID算法、前饋控制法、多變量控制法、自適應控制法和推算控制法等。

在一個復雜過程的自動控制系統(tǒng)中，受控參數通常由一個控制回路控制。控制回路的性能在很大程度上取決于控制法則?？刂品▌t又取決于描述該系統(tǒng)的數學模型和實時解算能力。早期的控制器都以模擬量為基礎，所以控制法則和數學模型受到較大的限制。數字計算技術在控制系統(tǒng)中的廣泛應用使控制法則和數學模型擺脫了模擬量本質上的局限性，使模擬量不能實現的許多控制方法得以實現。

PID算法，即比例--積分--微分三 模式算法，是早期就發(fā)展并得到廣泛應用的一種控制法則。PID算法不一定要求很復雜的硬件。早期的PID控制器都用簡單的模擬電路來實現。20世紀60年代初，由于數字技術的發(fā)展，PID 算法已能由計算機對多個控制回路進行分時采樣和計算實現。發(fā)展到80年代，利用超大規(guī)模集成電路制成的控制器不但可以實現 PID控制，還可以實現其他的控制功能。

某些干擾對受控參數的影響是可以預計的。這時若在反饋回路中將干擾量送進控制器，控制器就能從干擾量送來的信息中提前計算出作動器的輸入量，以彌補反饋控制響應的不足，減小受控參數的偏離值。這個方法對于抑制大的干擾有很好的效果，而且用數字技術不難實現。

在一個復雜過程的環(huán)境中有許多個受控參數，它們分別由各自的閉環(huán)回路控制。由于某些受控參數常互為干擾，因此閉環(huán)回路之間并不都是互相獨立的。當兩個閉環(huán)回路互相耦合時可能導致不穩(wěn)定而失控。多變量控制法的目的就是解決受控參數之間互為干擾的問題。采用數字計算技術有可能解決這個問題。

自適應控制的特征是控制法則隨著受控過程的變化而變化，以適應受控過程的進展情況而得到理想的效果。選取什么參數，并按什么規(guī)律改變控制法則是很復雜的問題。自適應控制法還處于研究階段。

某些受控參數不能用直接測量的方法獲得，這時可以利用其他可測參數建立適當的數學模型 ，通過推算而得到受控參數的值，并據此采取相應的控制措施。推算控制法還可與自適應控制法結合使用。

計算機檢測和控制系統(tǒng)常由多臺設備組成 ，這些設備之間通過總線互相聯接?？偩€規(guī)定了接口標準以保證設備互聯的兼容性。國際常用的標準有兩種:一種是美國電氣和電子工程師學會IEEE-488標準。其特點是簡單緊湊 ，適用于小型系統(tǒng) 。另 一 種是計算機自動測量和控制系統(tǒng)即CAMAC系統(tǒng)。該系統(tǒng)原由英國原子能研究機構開發(fā)和采用 ，后被美 國電氣和電子工程師學會接受，成為IEEE-583標準。其特點是容納的設備多，地理分布廣，數據精度高，適用于大型的計算機檢測和控制系統(tǒng)。

計算機控制的一種特殊形式。如果系統(tǒng)不存在干擾源，受控參數就不會偏離設定值，因而無需反饋，也不存在誤差信號。這樣的系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)，代替控制法則的是事先編好的一段程序。它通過作動器使受控參數按所預定的規(guī)律變化。因此這樣的控制方式被稱為程序控制 ，它在計算機輔助制造中廣泛應用。數控機床就是一例。程序有時是很復雜的，需要用計算機編制。這種程序也常是計算機輔助設計的產物。

將計算機檢測和控制技術局限于只為操作人員提供參考情況而不進行自動控制的系統(tǒng)。采用計算機監(jiān)控方式，或是由于技術上的原因，如城市污染的控制還做不到自動控制;或是由于安全方面的考慮，如病人的身體狀況只能監(jiān)控;或是由于其他非技術的原因，如戰(zhàn)略導彈的發(fā)射控制只能監(jiān)控。在一個監(jiān)控系統(tǒng)中很多局部環(huán)節(jié)仍然可以利用計算機進行自動控制。監(jiān)控系統(tǒng)甚至也可以對決定性的環(huán)節(jié)提出一個或幾個解決方案，但是決定性的行動最終還必須由操作人員采取。