計算機數字控制技術精選(九篇)

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第1篇：計算機數字控制技術范文

 

伴隨網絡時代的到來，計算機走進了千家萬戶，由此而誕生了計算機控制技術。電子控制技術是涉及電子信息、自動控制等多學科綜合為一體的復雜技術。

 

電子控制技術主要是通過獲取數據，儲存并處理有效數據，來實現系統(tǒng)的有效調控，此過程可實現在減少人力成本的同時，提高工作效率和準確度。因此計算機電子控制技術在各個行業(yè)的作用不可小覷，并會進一步發(fā)展和提高。

 

1 電子控制技術分析

 

計算機控制系統(tǒng)包括工業(yè)控制機和生產過程兩大部分即軟件和硬件。硬件部分由計算機、過程輸入輸出接口、人機接口、外部存儲器等組成，可以實現計算機的聯絡和控制。軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件及應用軟件，是可以完成各種功能程序的計算機總和。從控制系統(tǒng)功能和目的來說，操作指導、直接數字、監(jiān)督控制、分布及現場總裝等組成了計算機的控制系統(tǒng)。

 

1.1 電子控制技術概況介紹

 

自動控制技術是把人類從復雜繁瑣的勞動環(huán)境中解放出來，而設備還能按照預先設定的要求自覺運轉，并可提高控制效率。計算機的一些控制設備被電子控制設備所代替，可實現系統(tǒng)的有效控制和調節(jié)，計算機的數據傳輸、接收處理功能可以使計算機系統(tǒng)穩(wěn)定高效運行。從而使計算機的控制系統(tǒng)自動實現。計算機通過對硬件、軟件兩大核心板塊的控制來實現控制系統(tǒng)的正常運行。

 

1.2 電子控制技術歷程

 

在二十世紀六十年代，美國率先將計算機用于工業(yè)生產的安全監(jiān)控系統(tǒng)中，使計算機控制技術得到應用，因局限于當時的技術水平，計算機控制系統(tǒng)發(fā)揮的作用并不大，滿足不了工業(yè)生產的需要，穩(wěn)定性方面存在著缺陷，還需通過虛構的方式實現控制，伴隨科技水平的進步，半導體材料被應用到計算機控制系統(tǒng)中，使計算機控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性得到了很大提高。隨電子控制技術的發(fā)展，二十世紀八十年代，DSC系統(tǒng)出現，計算機技術的發(fā)展有所提高。

 

到了二十世紀九十年代，FCS系統(tǒng)誕生，節(jié)約了很大成本，互聯網體系真正出現并得到廣泛應用。

 

2 技術現狀分析

 

計算機在工業(yè)生產過程中，存在很多形式的干擾因素，這些干擾因素致使計算機在組裝完畢后仍存在問題，而影響正常程序的進行，不能正常被使用，主要是以下幾個因素所致。

 

2.1 干擾源

 

高壓輸電線路及電器設備、電波、雷電等均能產生電磁場，以及天體產生的電磁波，使電磁場在其范圍內的傳播引起空間感應效應，空間感應又會對計算機控制系統(tǒng)產生干擾。計算機的過程通道也會對計算機產生干擾，設置在主機和過程通道的公共地線可有效減弱計算機過程通道的干擾。計算機本身使用的交流供電網也是系統(tǒng)干擾一個因素，計算機在完成供電過程時，會受電網頻率的影響而產生干擾。信號傳輸過程中，由于存在著電位差，電信號的傳播受到阻力影響，信號傳輸緩慢。相對傳播距離較遠的線路，電流按既定的速度傳播過程中，產生了電波，入射波和反射波因終端阻抗和波阻抗不一致，而使入射波和反射波在達到終端時，產生反射，反射的頻繁進行，導致波形和信號受到影響產生了脈沖干擾。電流波和電壓波的傳輸速度也制約著計算機控制系統(tǒng)的正常運行。

 

2.2 減弱硬件干擾采用方法

 

對影響計算機的核心兩大部件：硬件和軟件正常運行的情況，采取相應的應對解決方案來進行。

 

減少硬件干擾，先從硬件的干擾源、類型及種類上確定分析對控制系統(tǒng)的干擾，依據不同的干擾因素，采用不同抗干擾方法，通過排除電磁場、過程通道、電波等因素的干擾，使計算機硬件抗干擾效果顯著提高。

 

2.3 減弱軟件干擾采用方法

 

減小軟件干擾，要對軟件系統(tǒng)的干擾濾波、PC值、陷阱等進行有效控制和處理。計算機系統(tǒng)在對數字進行有效處理時，數據信號傳輸中濾波會產生干擾，計算機控制系統(tǒng)對信號進行多次采集可以減弱濾波的影響。

 

計算機的中央處理器CPU工作時序受到損壞時，PC值會受到很大影響，可以通過人工輸入指令NOP的方式，當程序出現故障，該指令能及時準確調整正確軌道的PC值，避免或減弱PC值對軟件系統(tǒng)的干擾。另外可以利用軟件陷阱的非程序區(qū)間防置，使CPU提供的中斷或復位命令被強行引導到指定位置，有效控制計算機程度的正常運用。

 

3 應用

 

3.1 應用于機電一體化中

 

電子與機械裝置綜合的計算機體系組成了機電一體化系統(tǒng)，通過計算機系統(tǒng)將電子與機械控制完美結合，在降低人力成本的同時，縮短了工作時間，提高了工作效率。

 

3.2 應用于工業(yè)生產中

 

在實際生產中，通過計算機控制系統(tǒng)，預先設定好程序，完成某個危險復雜的環(huán)節(jié)的控制或操作，也可以用于人員對某一工序間的工序控制和監(jiān)督。

 

3.3 應用于農業(yè)生產中

 

通過對作業(yè)中機器的監(jiān)控，根據實際需要設定程序，調入數據，獲得語言等信息，這些信息通過計算機系統(tǒng)軟件轉換或傳輸，使用者可方便按指令需求進行操作。

 

4 未來發(fā)展趨勢

 

隨著網絡信息化時代的飛速發(fā)展，集計算機、自動控制、信息于一體的綜合技術，會在技術穩(wěn)定成熟的基礎上，走向智能化、綜合化、數字化計算機電子控制和技術也會應用到人們的工作、學習、生活中，農業(yè)的進步、工業(yè)的發(fā)展、社會的進步、經濟的發(fā)展、國家的強大都會與電子技術的發(fā)展息息相關。在節(jié)約了人力、物力、財力的成本基礎上，縮短了時間和距離，因此其應用前景更加美好。

 

5 結語

 

二十世紀中葉產生的電子控制技術廣泛發(fā)展的今天，國家跟應加大投資力度，制定相應的改革和調整措施，積極鼓勵和推廣電子控制技術的發(fā)展。在計算機參與更廣泛的現代科技信息時代中，更高性能穩(wěn)定性、智能化的計算機電子控制系統(tǒng)還有待進一步完善和發(fā)展。

第2篇：計算機數字控制技術范文

關鍵字： 開關電源； 模糊PID控制； DSP； 電源控制算法

中圖分類號： TN79?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）21?0149?03

Design and control algorithm of switching power supply with DSP digital control

ZHANG Guo?long， ZHENG Chen?yao

（Detachment 93， Unit 91388 of PLA， Zhanjiang 524022， China）

Abstract： A technology of DSP digital processing combined with fuzzy PID control is proposed in this paper， and ?an intelligent switching power with fast response and high efficiency was designed to make the switching power supply be small， intelligent， etc. Through the cooperation of the external EMI filtering circuit， optical isolation and protection circuit， the power grid pollution caused by switching power supply was solved， this switching power supply which may be damaged by temperature and other uncertain factors was protected. This control algorithm of switching power supply is advanced， its design is reasonable and it has strong reference value for engineering application.

Keywords： switching power supply； fuzzy PID control； DSP； power supply control algorithm

近年來，隨著電力電子技術高速發(fā)展，開關電源得到廣泛應用，普通模擬開關電源逐漸顯示出其不足之處：采用模擬器件會導致元器件比較多，分散性大，穩(wěn)定性差；設計缺乏靈活性，不便于修改，調試不方便，控制不靈活，無法實現復雜的控制算法。為設計出更精確、響應速度更快、效率更高、體積更小的開關電源，開關電源設計人員采用數字化電路與開關電源相結合來設計數字化開關電源。以DSP系統(tǒng)為基礎的開關電源電路簡單，結構緊湊，性能卓越，功能齊全。DSP系統(tǒng)具有較高的計算與控制能力，利用DSP進行A/D轉換后進行運算，可以有效抑制或消除各個功能模塊間相互干擾，提高開關電源輸出電壓的穩(wěn)定性和精度。本文將重點分析和討論利用DSP系統(tǒng)設計開關電源的實現方法和控制算法。

1 基于DSP控制的實現方法

DSP系統(tǒng)已廣泛應用于開關電源控制電路，是開關電源的控制核心電路，可以有效利用DSP系統(tǒng)的高速性、可編程性、可靠性等特點，結合相應算法實現特定功能，可為開關電源輸出質量好、頻率和幅值可以任意改變的控制信號。圖1為采用DSP系統(tǒng)的控制電路開關變頻電源基本控制硬件框圖。

圖1 開關變頻電源基本控制硬件框圖

開關電源采用高頻SPWM技術和普通電壓逆變電路，DSP系統(tǒng)與IGBT功率模塊構成全數字控制電路。輸出的電壓和電感電流經過網絡轉換成DSP所需要的電平，連接至DSP的A/D單元進行模數變換；控制輸入單元輸入需要的電壓值及頻率值，從而得到逆變電路的基準電壓。

DSP系統(tǒng)經過特點算法進行相關計算后會產生一定死區(qū)的控制信號。由于輸出的數字PWM控制信號不足以驅動IGBT開關管，需要經過驅動電路對開關管進行驅動。DSP芯片具有較高的采樣速度和運算速度，可以快速地進行各種復雜的運算對電源進行控制，可以實現較高的動態(tài)性能和穩(wěn)壓精度。為了有效保護開關電源器件，防止出現過壓、欠壓、過載等情況，系統(tǒng)專門設計了保護電路，一旦出現故障，DSP控制系統(tǒng)封鎖PWM脈沖控制信號，切斷開關電源電壓輸出。

2 開關電源基本控制算法

2.1 PID控制

開關電源的數字化控制需要進行一定的控制算法來產生控制信號，實現控制規(guī)律。數字開關電源控制最初是借鑒模擬控制原理，通過數字化實現模擬控制信號。PID算法在數字控制中應用比較廣泛，它具有原理簡單、易于實現、適用面廣、控制參數相互獨立、參數的選定比較簡單等優(yōu)點。

PID控制是應用最廣泛的控制規(guī)律。圖2為常規(guī)PID控制原理圖，系統(tǒng)由PID控制器與被控對象組成。PID控制器是一種線性控制器，它根據給定值[r（t）]與實際輸出值[y（t）]構成的控制偏差[e（t）]來計算：

[e（t）=r（t）-y（t）] （1）

將偏差的比例[P、]積分[I]和微分[D]通過線性組合構成控制量，對被控對象進行控制。其控制規(guī)律為：

[u（t）=KPe（t）+1TI0te（t）+TDde（t）dt] （2）

或寫成傳遞函數的形式：

[G（s）=U（s）E（s）=KP1+1TIS+TDS] （3）

式中：[Kp]為比例系數；[TI]為積分時間常數；[TD]為微分時間常數。

圖2 PID控制框圖

數字PID控制是一種采樣控制，它只能根據采用時刻的偏差值計算控制量。因此，連續(xù)域PID控制算法不能直接使用，需要采用離散化方法。數字PID控制算法又分為位置式PID控制算法和增量式PID控制算法，還有一些微分先行法和帶死區(qū)的PID控制算法等。

2.2 模糊PID控制算法

目前，開關電源的各種應用場合對電源的動態(tài)性能提出了越來越高的要求，其中電壓超調與恢復時間是重要指標。負載的變化或者輸入電壓的變化引起輸出電壓變化，而輸出電壓值取決于濾波器和控制策略。由于開關變換器為一個時變、非線性系統(tǒng)，無法建立精確的數字模型。而模糊PID控制算法的優(yōu)點在于不需要建立準確的變換器數字模型，非常適合DC?DC變換器的強非線性。自適應的模糊控制可以保證控制系統(tǒng)的信號穩(wěn)定性。

模糊控制器是以誤差量化因子[e]和誤差變化率量化因子[ec]作為輸入，利用模糊控制規(guī)律自整定找出PID控制器三參數[KP，][KI，][KD]與和之間的模糊關系。模糊PID控制原理框圖如圖3所示。

圖3 模糊控制原理框圖

取[e]和[ec]為輸入語言變量，每個語言變量取“大、中、小”三個詞匯來描述輸入輸出變量的狀態(tài)。模糊推理的模糊規(guī)則一般形式為：

If [e=Ai]and [ec=Bj]then[Δu=Ci]

其中[Ai，][Bj，][Ci]為其理論上的語言值。

上述規(guī)則可以用一個模糊關系矩陣來描述：

[R=i，jAi×Bj×Ci]

根據各模糊子集的隸屬度幅值表和各參數模糊控制規(guī)則，應用模糊合成推理設計PID參數的模糊矩陣得到[KP，][KI，][KD]參數調整算式如下：

[KP=K′P+ei，ecj×KuP]

[KI=K′I+ei，ecj×KuI] （4）

[KD=K′D+ei，ecj×KuD]

式中：[KP，][KI，][KD]是PID控制參數，[{e，ec}]是誤差[e]和誤差變化率[ec]對應控制表中的值，它需要查控制表得到。[KuP，][KuI，][KuD]作為修正系統(tǒng)，在控制過程中，控制系統(tǒng)通過對模糊邏輯規(guī)則的結果處理、查表和運算，完成PID參數的在線自校正。

3 系統(tǒng)硬件及關鍵點設計

3.1 硬件主體

本文設計的開關電源主要是將開關電源優(yōu)良特性和DSP系統(tǒng)精細化控制相結合。開關電源采用反激式拓撲結構，包括EMI濾波電路、整流/直流平波電路、控制器、信號采樣、PWM驅動、鍵盤及顯示部件組成，力求使開關電源具有高效低耗、便攜化、負載輸出穩(wěn)定、電路保護可靠、電網寬電壓輸入、電網污染小等特點。圖4為硬件系統(tǒng)主體設計示意圖。

圖4 系統(tǒng)主體設計示意圖

3.2 輸出電壓檢測隔離設計

開關電源輸出電壓檢測過程中對控制電路的隔離保護是非常必要的，這樣不僅可以實現控制電路的安全工作，而且避免了將輸出電路的噪聲引入控制電路中。電壓檢測電路與控制電路隔離保護采用光耦合器進行隔離，它由發(fā)光二極管LED、輸出光電二極管PD組成。光耦合器在開關電源的主振回路與輸出采樣之間進行電氣隔離，并為電源穩(wěn)壓控制電路提供信號通路。

3.3 EMI濾波器設計

開關電源在正常工作時會產生傳導噪聲和輻射噪聲，毫無疑問噪聲主要產生于電源開關過程。開關過程中包含了最大的功率以及最大的電壓變化率dV/dt，同時也包括了最高頻率成分。噪聲的存在將污染電力線路，影響周圍精密電子儀器的運行，比如設計濾波器。EMI濾波器是一種由電感、電容組成的低通濾波器，它允許直流或者工頻信號通過，對頻率較高的其他信號有較大的衰減作用。圖5為EMI濾波模型，濾波器的基本結構就是一個分離的二階LC濾波器，其取值原則就是在最小的體積下可以獲得期望的抑制效果。在濾波器模型中還有一個額外的高頻LC濾波器；高頻濾波器當寄生參數使得前面的LC濾波器性能變差時，用來抑制這些高頻噪聲。

圖5 EMI濾波器模型

3.4 高溫保護電路

開關電源在設計中由于轉換效率不同，將部分能量以熱量輻射。溫度升高將影響系統(tǒng)正常工作甚至產生人身危險，為了保證系統(tǒng)安全，開關電源工作時溫度需要實時監(jiān)控。圖6為溫度采集電路部分電路圖。當系統(tǒng)檢測到溫度過高時，控制模塊立即關斷開關電源輸出，待系統(tǒng)溫度達到工作溫度范圍后開始繼續(xù)工作。

圖6 溫度采集電路

4 開關電源性能分析

本文采用反激式開關電源和模糊PID控制算法進行仿真。反激式開關電源的等效模型傳遞函數為：

[U（S）d（s）=K1s+K2B1s2+B2s+B3] （5）

式中：[K1，][K2，][B1，][B2，][B3]為系統(tǒng)比例系數，由開關電源電器元件參數決定。

模糊PID控制器由系統(tǒng)誤差[e]和誤差變化率[ec]為輸入，通過不同時刻的[e]和[ec]值，利用模糊控制規(guī)則在線對PID控制器參數[KP，][KI，][KD]參數進行修改。模糊PID控制系統(tǒng)組成如圖7，圖8所示，階躍響應曲線如圖9所示。

圖7 模糊控制PID控制系統(tǒng)組成

圖8 誤差[e]和誤差變化率[ec]的隸屬函數

本設計開關電源把DSP完美融入到開關電源設計中，充分利用了DSP系統(tǒng)快速運算能力，采用模糊控制算法使開關電源控制智能化，電源快速達到穩(wěn)定輸出，提高了抗負載擾動能力。

圖9 系統(tǒng)階躍響應

5 結 論

本系統(tǒng)將DSP作為開關電源控制單元，應用模糊PID控制算法，使開關電源和DSP系統(tǒng)完美配合工作。利用了DSP快速處理能力特點產生開關電源PWM控制信號，對開關電源輸出進行精確控制，提高了開關電源輸出精度和轉換效率，使開關電源控制實現智能化；能夠按照負載情況進行實時修正，使電源達到快速穩(wěn)定輸出；同時利用DSP資源設計完成開關電源顯控單元及保護模塊，提高了開關電源操作性和安全性。

參考文獻

[1] LENK R.實用開關電源設計[M].北京：人民郵電出版社，2006.

[2] 張占松，蔡宣三.開關電源的原理與設計[M].北京：電子工業(yè)出版社，1998.

[3] 趙同賀，劉軍.開關電源設計技術與應用實例[M].北京：人民郵電出版社，2007.

[4] 許邦建，唐濤.DSP處理器算法概論[M].北京：國防工業(yè)出版社，2012.

第3篇：計算機數字控制技術范文

關鍵詞：計算機；控制技術；自動化生產

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 (2012) 06-0111-01

計算機控制就是用計算機對一個設備動向全程操控。在電腦操控體系中，用計算數據系統(tǒng)替代傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)，他是替代常規(guī)的生產系統(tǒng)的一個新方向，它改變了人們對自動化的認識，是一種革新。

一、計算機控制系統(tǒng)的設計過程

計算機控制體系的軟件和硬件的組織構造是根據它聯系的設備不一樣，有所改變的，他們的組織結構大致是一樣地，可以涉及到系統(tǒng)設計，控制任務，軟件設計等。

（一）系統(tǒng)方案設計

我們依據體系設計任務書進行總體方案設計，對體系的軟件，硬件它們的構造再考察它的要求，推算出合適它的的系統(tǒng)，組成一個新的系統(tǒng)。再時間很緊張的時候可以拿現場的配件組合，再設計費用不到位的時候工作人員可以組織自己設計的模式，但是要注意化風好軟件和硬件的價格及時間，控制體系結構它的概括微型的處理器、存儲器、選擇好接線口、傳感器、硬件的設計與調試的基本內容。

（二）控制任務

我們要對超控設備進行調研，研究，了解工作程序是再體系設計1前應該做好的事，只有理解了它的要求，理解了它要接收的任務，涵蓋體系的終極目標，數據流量還有準確度，現場的要求，時間的控制，我們要嚴格按照計劃說明操控，實現整個系統(tǒng)操作。

（三）軟件設計

計算機軟件的設計要依據體系規(guī)劃的總意見，確定體系下所要完成的各種功能及完成這些系統(tǒng)性能的推理和時差序關系，并用合理組成部件表格畫出來。他們是根據體系組成表格不同的功能，分別規(guī)劃出相應的控制體系所需要的軟件。例如仿真的量輸入和仿真量輸出及數據處理還有互聯和打字版處理格式等。每一種表格都可以單獨進行實驗調試，各種表格分別實驗調試好以后，再按工作路線圖推理和時間順序關系將他們正確組合、互相連接、實驗和調試。

（四）現場安裝調試

首先要按設計計劃合理組裝裝，對體系結構進行大體的演練和比較準確的演練，結合演練的結構數據重置體系的置和儲存數據進行軟硬件的調試，他們的構件組成都可以在演練數據下用對演練數據進行試研的辦法同時進行，同時他們要進行統(tǒng)一的實驗及推理，仿真物體是這個體系驗證的最基本要求，而好的體系的數據調整實試要在現場進行。

（五）計算機的控制系統(tǒng)

計算機的操作控制體系的合成是有軟硬兩個部件合成的。而一個非常合理的計算機的操做控制體系應分好幾個部分構成：作控制的物體及它的重要組成部件及圖的裝備和全自動的儀器和軟件體系。

二、自動化生產線上應用與分析

工業(yè)機器手臂的自動化的沖壓生產線運行循環(huán)路線可以簡單概括為：上下料機構板材沖壓。鋼板物料的傳送、線頭板料清洗涂油、鋼板板物料料位置校正、第一臺壓床沖壓、下料機器手臂提取物料、壓床再次沖壓、依設計流程傳到下一個工序、機器人收取物料并裁剪、把它輸送到下一臺壓床、下一臺機器人接著提取物料、把物料放到輸送裝置上，工人開始按規(guī)定型號堆積板材。用工業(yè)機器人的自動化的生產線，會更加符合現再經濟發(fā)展的需求及技術方面的創(chuàng)新。機器人手自動的化生產線適用于現在大規(guī)模的生產的各個行業(yè)，也適合已有生產線實現全自動的業(yè)再次更新，工程機器人自動的生產線通過改變不同的軟件，它可應用于很多車型生產，它的可控制性能很好，工業(yè)機器人體系組成包括上下料結構、清洗涂油機體系對各種型號的沖床兼上下料體系、物料輸送體系。各個分體系連接間的電氣化操控是按照統(tǒng)一操做控制和刪減控制的原則，他們再不同附件的操控系統(tǒng)中，他們是應用了機械與構建操控的很有代表性的一個組成，他們每個級別都應用不一樣的互聯網工程和軟硬件控制，以達到不同的設計效果實現自動化。各部分操控體系采用具有現場總線形式的PtC操控方法，他有獨立操控和智能操控的特點。為確?？刂企w系正常運轉，我們在車間總的線路全部采用西門子Proflbus總線及dj數字化的局域計算機網絡的分布式包交換技術體系。每個監(jiān)督控制結構的PiC之間及PiC與上一個機械間的聯系全部采用了現代化的集成板的局域電腦互聯網的分布式包交換技術，供監(jiān)控體系相互聯系時應用。沖床機的運動中樞應連接Ethetnet csrd與機器人的操控體系聯網，操控體系與工業(yè)機器人的聯系方式是通過Proflbus-DP的總路線連接的他們實現了信息的互換和連接。連接體系采用了HMI SIEMENS的觸摸技術，在每一個可操控的部件上都放置一個顯示屏，它應用了Proflbus 的數據連接。各個部件都安裝了信息指示燈和緊急開關，屏幕可看到系統(tǒng)信息及顯示錯誤出現在那里，與這個設備有聯系的的 i\O 信號在HMi上顯示，他們以紅燈和黃燈區(qū)分。系統(tǒng)如果發(fā)現哪里有情況，將會鳴笛警報，顯示屏上將會出現問題出現在那里，以便維修人員查找。這個體系還有演練數字場景的能力，在磨擬演練中，它的壓力和轉動速度可能會影響到生產還有可能會發(fā)生操作控制與機械運轉不同步的可能，體系是通過機器人的離線程序控制的機器人的運行路線，來減少生產現場的實驗休整周期。

機器人沖壓設備再生產中使用面很廣，他改變了傳統(tǒng)的勞動模式，改善了勞動條件及強度，確保了生產的安全，提高生產的進度及產品的合格率，它不但材料的生產流程還減少了浪費，節(jié)約了時間，縮小了生產成本，隨著生產線的制作、調試設備的周期設計時間不斷提前，機器人自動化生產線越來越為汽車主機廠所接受，成為沖壓自動化生產線的主流。

總之，隨著計算機軟件技術的逐漸發(fā)展，計算機的操作控制正逐步的進入到生產的各個領域。所以我們要不斷創(chuàng)新改革，創(chuàng)作出一個更好的控制體系是非常有意義的。計算機的操作控制體系包括硬件還軟件和控制算法三個方面，一個完整的設計還需要考慮系統(tǒng)的抗干擾性能，使系統(tǒng)能長期有效地運行，給以后控制系統(tǒng)進入各個行業(yè)實現生產自動化打下良好的基礎。

參考文獻：

[1]肖向兵.自動化技術、計算機技術T000213計算機控制工程[A].桂曉鳳,王建輝主編.[C]:湖北人民出版社

第4篇：計算機數字控制技術范文

關鍵詞 高純鹽酸；濃度；自動控制

中圖分類號TQ15 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）102-0151-00

0 引言

乳源東陽光電化廠（以下簡稱“東陽光電化廠”）坐落在風景秀麗的廣東省韶關乳源瑤族自治縣民族化工基地，是廣東省重點扶持發(fā)展的三大電化廠之一。該公司2005年5月正式建成投產的20萬噸離子膜堿項目，采用了目前最先進的燒堿生產工藝裝置。其高純鹽酸產量為30萬t/a，采用南通星球石墨設備有限公司的專利產品——副產蒸汽合成爐，氯化氫通過兩段降膜吸收器，吸收成濃度≧31.0%的成品高純鹽酸。該公司根據企業(yè)的現狀，投入了一定的人力、物力，建立了1套全自動在線控制高純鹽酸濃度的裝置，對高純鹽酸濃度進行精確的調節(jié)。

1 高純鹽酸系統(tǒng)簡介

1.1 高純鹽酸工序工藝簡述

東陽光電化廠現有的副產蒸汽合成爐為二合一石墨合成爐，該工藝的該工藝的特點是合成、冷卻在爐體內進行，吸收在爐體外進行。該工藝流程為：Cl2與H2按1：（1.05～1.10）的摩爾比進入二合一爐底部的石英燈頭內燃燒，生成氯化氫氣體，火焰中心區(qū)溫度達到2500℃以上，利用此高溫熱能副產蒸汽。氯化氫氣體進入石墨冷卻器冷卻至45℃以下，經一級降膜吸收器被稀酸吸收成成品高純鹽酸，送到鹽酸中間槽，再由鹽酸泵打往成品鹽酸罐。未被吸收的HC1等氣體再經二級降膜吸收器進一步吸收，尾氣經尾氣吸收塔放空。

1.2 高純鹽酸濃度控制情況

高純鹽酸濃度目前的控制方法主要有兩種：1）調節(jié)吸收水流量，控制鹽酸濃度。氯氣和氫氣流量一定時，可通過調節(jié)吸收水流量控制鹽酸濃度，增加吸收水可降低鹽酸濃度，降低吸收水既可提高鹽酸濃度；2）調節(jié)氯氣和氫氣流量，控制鹽酸濃度。吸收水流量一定時，可通過調節(jié)氯氣和氫氣流量控制鹽酸濃度，增加氯氣和氫氣流量可提高鹽酸濃度，降低氯氣和氫氣流量既可降低鹽酸濃度；但以上兩種方法只能將鹽酸濃度控制在（31.0～32.0）%，無法將鹽酸濃度有效控制在（31.0～31.4）%。

2 自動控制高純鹽酸濃度技改方案

2.1 自動控制高純鹽酸濃度原理

根據高純鹽酸的物理和化學特性，并考慮鹽酸溫度對濃度的補償計算后，采用日本DKK在線分析鹽酸濃度計，該鹽酸濃度計能精確測出（30～70）℃的鹽酸濃度轉化為25℃時的鹽酸濃度值顯示，并將所測得的濃度轉變?yōu)椋?～20）mA電信號輸出到PID調節(jié)器。該PID調節(jié)器選用了日本島電SR90系列，并將該調節(jié)器的設定值設為濃度31.0% ，PID調節(jié)器接受到鹽酸濃度計輸出的電信號后與設定值進行對比運算，再將差值轉換為（4～20）mA電信號輸出到氣動調節(jié)閥。通過氣動調節(jié)閥開度自動控制純水的加入量，從而控制中間槽往成品庫送鹽酸的濃度值，最終控制高純鹽酸的濃度。

2.2 自動控制高純鹽酸濃度系統(tǒng)安裝

利用鹽酸濃度計測量出高純鹽酸濃度后提供電信號給PID調節(jié)器，PID調節(jié)器依據鹽酸濃度計輸出的電信號計算出氣動調節(jié)閥的開度，氣動調節(jié)閥通過PID調節(jié)器反饋的電信號進行自動調節(jié)，最終將高純鹽酸濃度控制在設定值。氣動調節(jié)閥和鹽酸濃度計通過PID調節(jié)器有機結合，自動調節(jié)鹽酸濃度。

工藝流程圖中，設置玻璃轉子流量計，可以用肉眼明確的看出氣動調節(jié)閥的運作情況。鹽酸濃度計前的取樣口可以定時取樣分析鹽酸濃度，利用國家標準方法分析鹽酸濃度，定時較準鹽酸濃度計。

3 現場采集數據及其分析

從以上曲線圖可知，改進前六個的高純鹽酸濃度比較高，在31.66%左右，方差和標準偏差也波動大。改進后高純鹽酸的濃度比較低，接近31.10%，同時方差和標準偏差小，即改進后高純鹽酸濃度波動小，更趨穩(wěn)定。

4 結論

該系統(tǒng)改造后，能有效控制高純鹽酸濃度。合成爐生產的高純鹽酸濃度為（31.0～32.0）%，經過該系統(tǒng)輸送到成品鹽酸罐的鹽酸濃度為（31.0～31.3）%，同量氯化氫所生產更高的高純鹽酸產量，為公司增加一定的經濟效益。經過改進，能將高純鹽酸濃度控制在更小的范圍內，且能穩(wěn)定控制，提高高純鹽酸濃度的控制技術。同理，可將此技術運行到其它溶液濃度的控制，使之控制得更精準。

參考文獻

[1]陳亮.高純鹽酸合成工藝.遼寧化工，2011（5）.

第5篇：計算機數字控制技術范文

【關鍵詞】計算機 電子信息系統(tǒng) 信息傳輸

信息在計算機中的傳輸就像在公路上運行的汽車受交通環(huán)境影響一樣，受通訊狀況所影響（如：無線通信、寬帶、有限通訊等）。在過去得很長一段時間內，計算機內的信息通訊手段較為單一，同時信息在傳輸中的安全性也得不到保障，這嚴重影響了信息在計算機傳送中的實效性，因此，為了滿足計算機對信息傳輸的需求，優(yōu)化信息傳輸控制迫在眉睫。

1 計算機中使用的軟件的功能及架構

構建優(yōu)化是計算機電子系統(tǒng)中控制服務軟件設計常用的一種方法，其目的在于控制系統(tǒng)中不同信息的和傳輸，主要功能有以下幾點：

1.1 控制信息輸入

異步是計算機網絡中接收一般信息的常用方式，完成信息接收后，先對信息進行脫密，然后是拆包、組裝、校驗，最后將正確的信息篩選出來交給應用軟件處理。

1.2 控制管理鏈路

控制管理鏈路的主要目的在于建立設置系統(tǒng)的通訊鏈路，確保通訊鏈路能夠在一個安全的環(huán)境中穩(wěn)定工作，達到對鏈路的監(jiān)測以及依據實際情況對鏈路進行自動切換。

1.3 控制信息輸出

在計算系統(tǒng)中獲取輸出信息的主要方式是非阻塞，依據不同信息的目的和類型，對其進行封住處理（封裝需要根據一定的協議進行）最后將封裝后的信息分別發(fā)送到目標節(jié)點。

依據傳輸控制要求，計算機中信息傳輸控制服務軟件在設計時通常需要有四層架構，每一層架構都有各自的傳輸控制構建。四層架構模式使傳輸控制服務更具有靈活性。

（1）管理控制層的作用在于使管理通道維持統(tǒng)一，并為信息提供不同的通訊通道。

（2）交換服務層作用在于分發(fā)信息并對信息進行封裝同時可以交換解析協議。

（3）傳輸服務層作用在于提供管理與信道監(jiān)視確保處理信息以及封裝和解析傳輸協議環(huán)境的安全。

（4）系統(tǒng)接口層作用在于利用主機通訊接口為系統(tǒng)提供統(tǒng)一的調用接口。

2 技術實施要點

2.1 功能模塊設計

信道優(yōu)選、信道狀態(tài)檢測等功能模塊在設計時都可以運用構建化設計，針對不同功能模塊的需求可選擇不同的配置。這種松散耦合設計在功能模塊設計中的應用避免了傳統(tǒng)設計中相鄰模塊依賴性強、邊界模糊的緊密耦合限制，加強了系統(tǒng)的維護性、重組性和擴展性。系統(tǒng)建設人員可通過了解現有的通訊手段以及系統(tǒng)規(guī)模對功能軟件進行選取，報文格式要滿足不同的動態(tài)需求、傳輸對象及傳輸協議要滿足傳輸要求。為了確保系統(tǒng)維護人員能夠準確的發(fā)現問題出現的地點及對問題進行解決，要確保不同模塊之前的關系清晰，保證對某個模塊進行維護時不會給軟件的工作帶來影響。

2.2 跨平臺設計

（1）軟件跨平臺移植技術的應用主要是為了降低平臺異構所帶來的難度，軟件針對不同通訊接口和驅動提供統(tǒng)一接口，這樣做一方面可以使軟件中使用的編碼結構更加清晰，另一方面對軟件在不同平臺上的應用也有一定好處，方便日后對軟件進行修改。

（2）跨平臺的信息傳輸。由于多字節(jié)數據在不同平臺上的解釋有所不同，如果軟件對字節(jié)都采取默認的解釋那么無法對數據進行正確識別，因此不同的軟件數據包在對數據輸入輸出前要用統(tǒng)一字節(jié)序對數據包中的數據進行處理。

2.3 透明封裝與解析

在計算機系統(tǒng)中處于同一層的封裝和解析對外提供的結構是一致的，這也使得信息傳輸實現了透明化，使軟件處理變的更加簡單。傳輸協議、交換協議是傳輸過程中兩個不同的層面，前者的封裝在交換協議外完成，后者信息封裝要在應用層內完成，主要用于對信息進行標示，在進行一些簡單信息傳輸時可沒有交換協議。例如，利用加密軟件對上層信息進行處理或與信道相關的上述兩個不同層面時，轉換格式要在交換服務層內完成，同時交換協議的封裝與解析也都將在傳輸服務層內完成的。在兩個操作相對獨立的層面中，實現透明化。

2.4 信息發(fā)送

在進行信息發(fā)送時如果采用低速信道那么經常會造成信息擁塞現象。通訊控制軟件的使用放棄了單一隊列機制，軟件根據信息的緊急度和重要性的差別，將信息劃分成多個等級，同時針對優(yōu)先級設置獨立緩沖序列，發(fā)送信息時根據信息的優(yōu)先級從高到低進行。

通過優(yōu)先級排列機制當有重要信息到來時，系統(tǒng)可以對其重要級別進行判斷，通過判斷結構給信息一個合理的位置，使重要信息能夠先發(fā)送。同時運用流量對其進行控制，當有信息進行排隊時，舊信息將會被新信息頂替掉，避免在緩沖區(qū)長時間等待已失去價值的信息在滿足發(fā)送條件的時候又被系統(tǒng)當作有價值信息發(fā)送。優(yōu)先級排列機制解決了不同寬帶通信道下信息傳輸的堵塞問題。

信息傳輸過程中還需要注意的一點就是要將實時傳輸同可靠傳輸相結合。實時性和可靠性是信息傳輸中較為重要的兩點，實時傳輸通常情況下應用在實時性強的信息，可靠傳輸一般用于指令信息。在無線信道中的信息傳送信道特點影響傳送質量受到嚴重的制約，經常會出現信息傳送失敗的情況。因此在無線信道傳送信息時，要特別注重對可靠性處理。

2.5 控虛擬網安全

對虛擬網的安全控制就是根據不同用戶對不同資源的訪問，將其劃分成多個VLAN，在每個VLAN中可以進行多播，同時工作可以通過綁定端口、設置防火墻、設置防火墻等多種方式對不同的VLAN進行控制，避免他們之間進行信息交換。VLAN的應用可以使局域網內的信息傳輸的安全得到保證，同時也提高了控制網絡資源的能力。

3 結束語

綜上所述，靈活性、可靠性、高效性、實時性是網絡傳輸控制服務軟件必須具備的特點，對于實現多個信息平臺間的分發(fā)控制和信息傳輸均起著關鍵作用。近年來系統(tǒng)集成和網絡通訊的飛速發(fā)展，要求控制服務軟件應當具有可裁剪、可擴充等功能，以便實現通訊系統(tǒng)進一步擴展的應用需求。

參考文獻

[1]陰駿.計算機電子信息系統(tǒng)中信息傳輸控制技術探索[J].無線互聯科技，2012，5（15）：12-13.

[2]郭中寧，孫文俊.電子信息系統(tǒng)中信息傳輸控制技術[J].算機工程， 2011，4（11）：22-24.

[3]單愛民.淺析計算機電子信息系統(tǒng)中信息傳輸控制技術[J].廣東科技2013，5（13）：8-10.

[4]黨杰.計算機電子信息傳輸相關控制策略及技術系統(tǒng)研究[J].電子制作，2010，5（18）：114-125.

第6篇：計算機數字控制技術范文

關鍵詞：數控技術 機械制造 運用

中圖分類號：TH11 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2012）001-045-02

所謂的數字控制技術主要是指在信息時代背景下對計算機技術、網絡通訊技術、現代光機電技術以及機械制造工藝的充分利用，同時以設計要求與工藝要求為基本依據，以數字信息來對當代制造技術進行控制的一種全新的高科技控制技術，該技術同時具備柔性自動化、高效率以及高精度等一系列優(yōu)點。該技術還是一種能夠使機械生產制造達到自動化的標準，并能有效的提高綜合效益的先進的控制技術。

1 數字控制技術的基本原理

數字控制技術是通過對計算機技術、自動控制技術、電氣傳動技術以及精密測量技術和機械制造等多種技術的綜合運用而形成的產物，同時，它是自動化機械系統(tǒng)、機器人系統(tǒng)以及計算機集成制造系統(tǒng)等一系列先進的高科技技術的根本所在。

1.1 現代數字控制系統(tǒng)的主要構成部分

現代數字控制系統(tǒng)簡稱為現代數控技術，其主要依靠程序的儲存功能來對各類機床實現不同的控制工作，整個數字控制系統(tǒng)的主要組成部分有：相應的控制程序、輸入設備、輸出設備、計算機數字控制裝置以及速度控制單元、可變控制單元和主軸控制單元等。該種系統(tǒng)人們一般習慣性的稱之為CNC系統(tǒng)，該系統(tǒng)同時能夠對輸入設備上實現給出的數字值進行自動閱讀工作，并能夠將其自動解碼。從而確保機床正常運行，并能使其加工出合格的零件。

1.2 現代數控系統(tǒng)裝置的基本工作原理

該系統(tǒng)的主要核心是裝置，其裝置實際上就是一種計算機，不過該計算機是系統(tǒng)中專用的計算機，它在具備普通計算機的基本功能與結構的基礎之上，還有和相關的數字控制機床功能相關聯的一些功能，和專用的接口單元，該裝置主要包括硬件與軟件兩大重要部分，其主要工作過程是通過硬件設備的支持下來進行軟件執(zhí)行操作的過程。該裝置的工作原理主要是通過對輸入設備與輸入機床在工作時所需要的相關數據進行采集，并對其進行編碼翻譯，通過計算機的處理運算工作將所得到的數據命令合理地分配到相關的驅動電路裝置當中，并通過相應的轉換與放大工作，對伺服電機進行相應的驅動，同時帶動相關的坐標軸運動，使每個坐標軸都能有效準確的移動到指定需要的位置。

1.3 數控系統(tǒng)裝置的插補原理

對于連續(xù)削切的數控機床來說，不但要求其有準確的定位還要求對刀具進行有效控制，要根據工件給定的速度來控制刀具的切割速度與路徑，同時保證在削切過程中每一處的精確度，在這一過程中，CNC裝置的插補功能將對其起決定性作用。數字控制機床在進行曲線加工的同時，用一小段折線來接近需要加工的曲線，所謂插補實際上就是指控制系統(tǒng)以零件輪廓為主要依據來對刀具的相關加工點進行計算，同時還要完成數據的致密化工作，在數字控制系統(tǒng)中，負責插補工作的裝置被稱為插補器，硬件插補器的主要構成部分是相關的分立元件和集成電路，其主要特點在于運算速度快，但靈活性較差，不容易被改變，但由于其插補速度受到CPU的一定影響，當前的數控系統(tǒng)一般都采取軟硬件插補之間相結合的有效方法。

2數控技術在機械制造生產中的應用

2.1 工業(yè)生產

傳統(tǒng)的數據控制系統(tǒng)主要是由控制單元、驅動單元以及執(zhí)行組織構成的，其中工業(yè)機器人系統(tǒng)和傳統(tǒng)的數字控制系統(tǒng)也是由三部分構成，工業(yè)機器人的誕生給工業(yè)生產帶來了很大的幫助，機器人主要被用于高溫有毒等一系列較為惡劣的勞動環(huán)境內，在工業(yè)生產中代替了人的高危險度工作，在相當大的程度上使人員生命安全得到了保障。在對工業(yè)生產機器人的使用實際情況中，首先要向機器人編寫相應的程序輸送到計算機控制下的控制單元中，相應的控制單元按照有關的輸入程序來對驅動單元下達命令，之后再由驅動單元組織來執(zhí)行，在該過程當中，有多種不同的傳感器所組成的檢測體系來對工作過程進行同步的檢測，發(fā)現問題能夠做到及時向工作人員報警。

2.2 煤礦機械

在煤礦機械方面，由于采煤機的種類具有多樣化的特點，同時還有更新速度較快、生產批量小這一特征，還由于一些機械外殼基本都采取焊接的方式來完成的，所以傳統(tǒng)的機械制造技術在進行下料工作的過程之中，所造成的成本較高，然而隨著當今數字化與信息化技術的快速發(fā)展，通過廣泛運用數字控制技術來進行氣割工作，可以既方便又靈活的使下料工作得到實現，并在此基礎上還能夠有效的降低投資成本，從而進一步完善了機械制造的生產體系，提高經濟效益與生產效益，與此同時，數字控制系統(tǒng)中的氣割機械還能夠對切縫進行有效的補償，大大加強了切縫補償工作的準確性。同時發(fā)揮其高效率、低成本的絕對優(yōu)勢，同時在下料工作過程中，能夠順便的對某些零件的破口進行切割工作，數字控制氣割機還能夠對切縫進行自動補償工作。

2.3 汽車生產工業(yè)

隨著近年來經濟發(fā)展速度增快，汽車生產工業(yè)也隨之得到良好的發(fā)展空間，并保持良好的發(fā)展勢頭，因而汽車零部件的制造技術也隨之迅猛發(fā)展，數字控制技術的出現可以有效地使原本發(fā)展較快的汽車零部件生產技術得到更快速的發(fā)展，快速數字控制機床與近幾年來在汽車零部件制造工藝上得到了大力的推廣，使其所生產出來的汽車零部件質量又在原本的基礎上又提高了一個檔次，同時還提高了汽車零部件的生產效率。并且以此為前提，滿足當前競爭十分激烈的機械制造行業(yè)的市場要求，還能夠有效地降低生產成本，從而實現了一次投資長期效益的良好生產目標。以往傳統(tǒng)的汽車生產工業(yè)主要講究規(guī)模與效益，然而隨著數字控制技術的出現及其在汽車生產工業(yè)上得到廣泛應用，使這一傳統(tǒng)規(guī)律被全部打破，從而實現了多種規(guī)格、小規(guī)模、小批量、高效率的生產目標。另外，在數字控制技術中，虛擬現實控制技術、計算機輔助制造技術也都在汽車生產工藝中得到了廣泛的運用。

2.4 機床設備方面

在機械制造領域中，其主要核心是在于擁有較為先進的機械設備，面對當今高科技發(fā)展背景下對機電一體化的要求，相關的機械制造生產企業(yè)無必要擁有具備良好的控制能力的數字控制機床設施，能夠為數字控制技術提供較為先進的控制能力的核心在于先進的計算機控制技術，即在機床上對數控技術進行充分應用，這便是數控機床設備的產生，它通過相應的計算機控制軟件來完成了對主軸運轉變化的控制，使數控機床能夠自動的加工出質量良好的機械零件。

3 結束語

機械制造技術是一門核心技術，是對一個國家綜合國力和工業(yè)生產能力的重要衡量標志，同時也是各個國家之間競爭的主要項目，隨著我國經濟與科技的快速發(fā)展，我國的工業(yè)生產能力也從原來的薄弱逐漸走向了強盛，數控技術的出現為我國的工業(yè)生產領域提供了很大的幫助，因此，應加強對數控技術的進一步探索與開發(fā)，從而使我國的工業(yè)生產能力向世界先進水平的目標發(fā)起沖擊。

參考文獻：

[1] 瞿秀英.數控技術在機械制造中的應用[J].寧夏機械,2010,(03).

[2] 徐俊山.淺談數控技術在機械制造中的應用[J].中國對外貿易(英文版),2011,(10).

[3] 吳濱.數控技術在機械制造中的應用探究[J].工業(yè)技術,2011,(31).

第7篇：計算機數字控制技術范文

作者簡介：周衛(wèi)平（1969―），男，湖北武穴人，副教授，博士.研究方向：電力電子技術和電能質量控制技術。文章編號：1003-6199(2014)02-0015-04

摘 要：給出以DSP芯片TMS320F2812和AD7656芯片為主來建立有源電力濾波器數字控制系統(tǒng)的方案，提出基于三角函數正交性和DSP實現的APF鎖相算法，給出算法的原理框圖，該算法具有精度高、抗干擾能力強的特點。給出鎖相和APF補償的實驗結果，諧波和無功電流成分經過APF補償后得到了很好的補償。實驗驗證本文算法的正確性和本文數字控制系統(tǒng)的方案的可行性。

關鍵詞：數字鎖相；有源電力濾波器；數字控制；諧波電流檢測

中圖分類號：TM761；TM933文獻標識碼：A

お

The Digital Control System of Active Power Filter and It’s Digital Phaselock Algorithm

お

ZHOU Weipingk，SUN Dongliang, SHI Wei, YANG Xuanfang, WU Zhengguo

（Naval University of Engineering, Wuhan,Hubei 430033,China）

Abstract:A digital control system of Active Power Filter (APF) with high sampling and controlling precision based on TMS320F2812 and AD7656 is proposed．A realtime digitalization method with highaccuracy and quick detection on power fundamental wave’s phase in active power filter is proposed. A digital phaselock control loop (PLL) is constructed based on the principle of trigonometric function orthogonality , the proposed method is a highaccuracy, fast and robust detection method, the experiment results of the proposed digital PLL method and APF are presented, the harmonic and reactive currents can be compensated very well, the experiment results show its validity and feasibility.

Key words:digital PLL; active power filter; digital control; harmonic current detection

1 引 言

由于無源電力濾波器在進行諧波和無功補償時具有容易引起振蕩及補償特性單一等固有的缺點，近年來應用有源電力濾波器進行電力諧波和無功補償的研究方興未艾，其中以并聯型有源電力濾波器的研究最為廣泛。并聯型有源電力濾波器通過檢測計算，得到補償電流的指令值ic*，經過PWM調制后控制IGBT產生補償電流ic，從而補償諧波和無功電流［1］。

有源電力濾波器的數字控制系統(tǒng)主要由檢測、直流穩(wěn)壓控制和電流發(fā)生控制決策三部分組成。組建高性能的控制系統(tǒng)是有源電力濾波器數字化控制的關鍵，由于TI公司的2000系列DSP均有內置10位或12位的A/D，在很多情況下內置的A/D可以完成相應的控制任務，但是對于APF，由于電磁干擾等多方面原因的影響，有時DSP內置的A/D實際測量精度只能達到8位甚至更低，這嚴重影響了APF對電流跟蹤的任意性、快速性和準確性的要求，成為制約APF性能提高的一個瓶頸，因而研究利用獨立高精度A/D 芯片和DSP來組建有源電力濾波器數字控制系統(tǒng)十分有┍匾［2，3］。

2 數字控制系統(tǒng)硬件設計

有源電力濾波器系統(tǒng)接線圖如圖1所示，APF是通過向電路中注入大小相等方向相反的諧波和無功電流來達到補償諧波和無功的目的。APF的主電路實際上就是通過電感注入的三相逆變單元，只是控制算法比較復雜，因而數字控制系統(tǒng)與軟件成為了實現APF功能的核心。オ

ネ1 三相三線有源電力濾波器接線圖オ

AD7656是一種16位6通道逐次逼近型模數轉換器,使用了iCMOS工業(yè)制造技術, 采樣率為250 ksps, 最大功耗為160 mW; 內部包含一個2.5 V內部基準電壓源和基準緩沖器;可由引腳和軟件選擇模擬電壓10 V或5 V的輸入范圍;提供有并行和串行接口,兼容SPI/QSPI/μwire/DSP;可工作在-40℃至+85℃。具有性價比高、精度高、能耗低、轉換速度快等優(yōu)點,尤其適合于電力系統(tǒng)中模擬量的測量［4-6］。因而以DSP芯片TMS320F2812和AD7656芯片為主來建立的APF數字控制系統(tǒng)是一個較為理想的選擇。本文有源電力濾波器數字控制系統(tǒng)框圖如圖2所示。オ

ネ2 有源電力濾波器數字控制系統(tǒng)框圖オ

3 數字鎖相算法

有源電力濾波器在諧波和無功同時補償時的補償目的是要將電源電流補償成與電壓同頻同相并且波形相同，因而鎖相是實現APF功能必不可少的環(huán)節(jié)。

目前應用較多的方法是基于過零點時刻檢測的方法，但是在電力電子系統(tǒng)中由于電磁干擾的影響從而使得應用該方法得到的檢測值將產生較大的誤差。而數字化基波鎖相技術是一個無需高精度精密元器件而又能夠較大幅度地減小檢測誤差的有效方法［7，8］。本文基于三角函數正交性以及自適應濾波的原理構成了相位跟蹤的閉環(huán)控制回路，實現了相位的全數字化跟蹤檢測。

3.1 基波初相檢測的原理

對于一個周期性函數f(t)，可以對其進行傅立葉分析，其傅立葉級數為：

f(t)=A02+∑

SymboleB@

k=1Cksin (kω1t+φ′k)=

A02+∑

SymboleB@

k=1［Akcos (kω1t+φk)+Bksin (kω1t+φk)］(1)

Ak=2T∫T0f(t)cos (kω1t+φk)dt=Cksin (φ′k－φk)(2)

Bk=2T∫T0f(t)sin (kω1t+φk)dt=Ckcos (φ′k－φk)(3)

其中：ω1―基波角頻率；T―基波周期；k―諧波次數；ф′k― k 次諧波初相；фk― k次旋轉參考坐標系XOY與k次旋轉分解坐標系X’OY’的夾角オ

計算技術與自動化2014年6月

第33卷第2期周衛(wèi)平等:有源電力濾波器數字控制系統(tǒng)設計與數字鎖相算法實現

ネ3 基波在旋轉坐標系上的分解オ

信號的基波成分C1在以角速度ω1旋轉的直角參考坐標系XOY中，沿著與該坐標系夾角為ф1的正交坐標系X′OY′進行分解，在X′和Y′坐標軸上的分量將分別為B1、A1，當兩坐標系的夾角ф1趨近于ф′1時，A1將趨近于0，因此可利用A1構成基波初相跟蹤檢測控制的反饋依據，通過反饋調整夾角ф1來逼近ф′1，從而檢測出基波的初相。利用三角函數正交性以及自適應濾波基本原理，構造基波相位跟蹤檢測的控制框圖如圖4所示。 И

ネ4 基波鎖相方法的控制框圖オ

3.2 數字鎖相算法

利用計算機產生的固定頻率下的旋轉角度值加上輸出的初始相位值的與測量信號基波正交的三角函數作為反饋，并與測量信號相乘，把所得的乘積經過滑窗積分低通濾波以及PI控制器后輸出就得到跟蹤的初始相位；該方法不依賴于過零點檢測，具有較強的魯棒性，其算法流程圖如圖5所示。オ

ネ5 初相檢測程序算法流程圖オ

4 仿真結果

圖6是電壓信號混有較強噪聲時的基波初相跟蹤檢測的結果，結果顯示該情況下相位檢測的精度仍可以達到 (10-1) °的數量級。

ネ6 噪聲污染電壓信號的初相檢測（實際值為0）

a: 含噪聲電壓信號 b: 暫態(tài)響應 c: 穩(wěn)態(tài)響應オ

圖7為APF補償仿真結果，負載為阻感負載，從上至下依次為電源電壓、補償后電流、負載電流，該結果顯示，補償電流可以較好地跟蹤補償指令電流，負載電流中的無功電流和諧波電流成分得到了較好補償。

ネ7 APF補償仿真結果

上: 電源電壓 中: 補償后主電流 下: 負載電流オ

5 實驗結果

為了驗證本文所提的方法，搭建了一個實驗平臺，負載為三相整流阻感負載，有源電力濾波器的可控功率管為三菱PM75CSJ120的IPM管，實驗中采樣頻率為20kHz；電流電壓信號是用霍爾器件來檢測的；控制單元的核心是TMS320F2812 的DSP，通過在DSP中運行程序而實現控制的目的。圖8是鎖相結果的軟件界面，上圖是受到污染的信號的檢測結果，下圖是依據鎖相結果得到的參考電流波形，可見相位得到了很好地跟蹤，跟蹤精度高，并且該方法體現了較好的抗干擾能力。オ

ネ8 鎖相檢測算法實驗界面

上: 含干擾噪聲的信號 下: 相位跟蹤的信號オ

圖9是基于鎖相算法以及APF的控制算法，通過實驗平臺得到的APF的補償結果(A相)，圖中依次為電源電壓、補償后主電流、負載電流波形，可見經過APF補償后，諧波和無功電流成分得到了很好的補償，電流的THD值有補償前的23%下降到補償后的3.5%左右。

ネ9 APF補償實驗結果

上: 電源電壓 中: 補償后主電流 下: 負載電流オ

6 結 語

本文給出了以DSP芯片TMS320F2812和AD7656芯片為主來建立的有源電力濾波器數字控制系統(tǒng)的方案，提出了基于DSP實現APF鎖相的算法，給出了鎖相的實驗結果，驗證了本文方法具有精度高、抗干擾能力強的特點。同時給出了APF補償的實驗結果，經過APF補償后，諧波和無功電流成分得到了很好的補償。實驗驗證了本文算法的正確性，也驗證了本文有源電力濾波器數字控制系統(tǒng)的方案的可行性。

參考文獻

［1］ 周衛(wèi)平，吳正國，夏 立，等 . 三相三線有源電力濾波器電流跟蹤性能最優(yōu)化控制［J］. 中國電機工程學報，2004, 24(11): 85-90.

［2］ 邱旭，李樹廣. 一種高精度APF控制系統(tǒng)設計新方法［J］. 電氣自動化，2012，34(3):62-63.

［3］ 李全利,王振春. 一種基于DSP的三相交流采樣技術［J］. 自動化技術與應用，2008，27(12):85-89.

［4］ 陳國磊,舒雙寶,季振山. 電能質量監(jiān)測高速數據采集系統(tǒng)的設計和實現［J］. 電力系統(tǒng)保護與控制，2009，37(3):69-72.

［5］ 王皚，佘丹妮.基于EP2C8Q208C8型FPGA等精度頻率測量儀設計［J］.計算技術與自動化,2012,31(1):56-59.

［6］ 艾凱文,胡桂明,沈潤夏.任意波形電源的設計［J］.計算技術與自動化,2011,30(4):77-80.

第8篇：計算機數字控制技術范文

關鍵字：機械數控加工技術；機械加工；影響

怎樣更好的利用機械數控加工技術是當前很多企業(yè)關注的問題。目前很多的企業(yè)中存在不能完好利用數控機床技術、操刀的位置以及次數不合理、編程的技巧仍不夠強等問題，所以解決這些問題的辦法就變得非常重要了。但是我們需要事先說明什么數控加工技術。

一、什么是數控加工技術

數控加工技術指的是使用數字控制技術來實現更高效率、更高精度的機械加工。數控加工技術具體指的是，在對產品進行機械加工時，充分的對數字控制技術加以利用，以增強機械加工的質量。

數控加工技術改變了機械加工的概念以及工作方式。而且數控加工技術有效的融合了傳統(tǒng)技術以及自身的特有技術，傳統(tǒng)技術有計算機技術、機械加工技術、傳感檢測技術、網絡通信技術、光機電技術等等；自身的特有技術有高效率和高精度的加工技術、自動化技術等等。

由此可見，數控加工技術主要是對計算機技術加以利用來進行控制與管理，按照提前設置好的工作方式以及程序來有效的對機械設備加以控制，并讓機械設備提前設置好的工作方式以及程序來對各種工件進行加工。與機械傳統(tǒng)的加工方式相比，數控加工技術的靈活性更高，而且操作也更便捷。與此同時，因為現在的微電子技術的發(fā)展進程十分快，我們在數控加工技術中應用微電子技術，會使其加工質量、工作穩(wěn)定性、工作模式、工作效率等等所具有的功能全部得到更高的提升?，F在，數控技術的理念已經得到了大部分工業(yè)行業(yè)的推崇以及認可，機械加工領域也一樣。在今天，隨著數字控制技術、計算機技術、微電子技術、數據編程理論與技術的不斷完善和成熟，數控加工技術在機械加工領域的發(fā)展將會更好，而我們也要為其做出努力。

二、對數控機床加工有影響的因素

（一）操刀的位置以及次數不合理

在使用數控車床批量生產時，尤其是進行大批量生產時，可以在保證加工生產產品質量以及加工穩(wěn)定性的前提下，增強加工的效率是非常有效的一項得到更多經濟效益的方法。在使用數控車削進行產品加工時，可以選擇使用簡便的換刀方式，這也是減少加工成本、縮短換刀輔助時間以及減低機床磨損的一項非常有效的方法和途徑。對換刀點設置進行改進是達到以上目的所進行的比較有效的嘗試之一。所以，在選擇夾具、安排走刀路線、刀具排列的使用順序以及位置等方面都得進行優(yōu)化設計，精細分析。對換刀點設置進行改進，有利于降低運行成本，增強加工效率。

（二）不能完好的利用數控機床

我國當前的機械制造業(yè)已經應用了很長一段時間的機械數控加工技術了，而且大部分的企業(yè)所購置的機械數控加工設備，比如說數控機床等等都因為環(huán)境因素或者是人為因素在一定程度上造成了機械的折舊。并且不管操作工人怎樣遵守設備相關的操作規(guī)范或者是做好設備的保養(yǎng)、維修工作，這種折舊都是存在的，都會在一定程度上促使設備的精密度降低，從而阻礙了機械數控加工技術正常的發(fā)揮。

所以，為了確保機械數控加工技術所生產產品的質量，定期的檢修機械數控設備就變得極為重要了。只要定時或者是不定時的對設備進行檢修，設備的加工精密度才可能得到保障，機械數控設備本身的工作效率才有可能提高最高，械數控加工技術本身的實用優(yōu)越性才能夠被充分的利用出來。

（三）編程的技巧仍不夠強

機床的工作效率會受到程序效率的影響，因此對編程質量進行優(yōu)化是一項非常好的數控機床提高工作效率的方法。第一，熟悉機床所的指令，對機床的功能進行充分的開發(fā)，尋找效果高的加工、編程方法。第二，積極地推廣計算機編程，提高程序自身的可靠性，提高計算機的切削模擬，進而取消或者是減少數控銑床所花費的調試程序時間。第三，合理的編程，減低機床走空刀的幾率。

三、促使數控機床加工效率提升的措施

（一）科學化管理數控機床

如今所使用的數控機床與常規(guī)機床是有很大差別的，因此這二者應當區(qū)別開來，而且這兩者的管理經驗與方法也應當分開，否則就會給數控機床帶來毀滅性的損害。通過多家企業(yè)的數控機床管理經驗，我們可以總結出：通常企業(yè)可使用集中式管理辦法來管理數控機床，有條件的企業(yè)還可以使用一些比較先進的手段，比如說計算機集中式管理手段。計算機集中式管理方法指的是使用計算機技術采集以及整合數控機床加工生產作業(yè)的相關信息，然后再通過網絡進行共享，則數控加工技術人員就可以在網絡上進行會議、辦公以及交流了，大大的降低了生產加工前所需的準備時間，提高了企業(yè)的生產效率，優(yōu)化了物流路線。

（二）選擇合適的削刀具也可以增強機械數控加工技術的效率與水平。國內外大部分的數控機床正在向著大功率化、高速化以及高剛性化的方向發(fā)展，這種趨勢提高了對數控機床刀具本身的要求，需要達到承受住速度非?？斓那邢骷庸ぷ鳂I(yè)但是自身不能有比較大的性能損傷要求。因此，在對刀具進行選擇時，可以選擇硬質合金刀具替代高速鋼刀具。而且經濟能力比較強的企業(yè)可以與實際情況相結合選擇立方氮化硼刀具、陶瓷刀片等耐磨性能比較強的刀具。只要刀具的性能得到了保證，機械數控加工技術自身的效率以及水平才可以得到更大的提高。

總結：尋求增強械數控加工技術效率以及水平的方法，不但有利于提高企業(yè)自身的生產效率，拓寬企業(yè)的發(fā)展前景，還有利于制造行業(yè)向著高效化、科技化以及高新化的方向發(fā)展，進而增強綜合競爭力。所以我們一定要定期的維修和養(yǎng)護機械數控加工設備、提高編碼的技巧、合理的選擇刀具、科學化管理數控機床等等，這有這樣，制造企業(yè)才能夠真正的降低生產成本、增強加工效率，進而增強競爭力。

參考文獻：

[1]謝國明.基于NX3的平面銑削優(yōu)勢編程策略及應用[J].制造技術與機床.2006（06）.

[2]武欣竹，楊繼盛.傳統(tǒng)加工與數控加工的合理銜接[J].裝備制造技術.2008（09）.

第9篇：計算機數字控制技術范文

關鍵詞：開關電源 控制模式 數字化控制 模塊化

中圖分類號：TM910 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（b）-0127-01

開關電源作為一種能夠穩(wěn)定持續(xù)輸出電壓的電源，其主要是由控制開關晶體管控制開通和關斷時間的，因此，在開關電源中最重要、最核心的部分就是控制電路，本文進行了開關電源控制模式分析。

1 開關電源概述

開關電源是伴隨著電力電子技術的進步而發(fā)展起來的，由于具有高效節(jié)能、輕巧便捷等特點，開關電源得到了越來越廣泛的應用。開關電源的效率可達到85%以上，與普通的線性電源相比其效率提高了近一倍，且其可靠性也較高，采用了體積較小的散熱器和濾波元件，具有良好的發(fā)展前途?？蓪㈤_關電源分為AC/AC和DC/DC電源等類型，其中DC/DC電源變換器已實現了模塊化的設計和發(fā)展，得到了廣大用戶的普遍認可。

2 開關電源發(fā)展歷程

開關電源的發(fā)展已經經歷了40多年，早期開發(fā)的開關頻率非常低，且價格較高，只能應用于衛(wèi)星等少數要求電源質量較高的領域。但自20世紀60年代晶閘管相位控制模式出現后開關電源經歷了較快的發(fā)展，70年代時制約開關電源發(fā)展的瓶頸主要是效率問題，同時由于調試工作困難而難以大規(guī)模的推廣應用。70年代后期，隨著大規(guī)模集成電路技術的出現，各種專用的開關電源芯片進入市場，將控制電路、驅動電路、保護電路和檢測電路封裝在一起的模式非常有利于開關電源的發(fā)展，由于焊點減小提高了開關電源的可靠性，同時也由于集成化的發(fā)展是開關電源的體積減小，為應用帶來了極大的便利。

如今，集成化的電源已被廣泛應用于計算機、航天、彩色電視等各個領域，且隨著微電子技術、半導體技術的進一步發(fā)展，功能更強大，集成度更高的超大規(guī)模集成電路的出現，電子設備的體積和重量仍在不斷減小，但與之相匹配的電源體積卻大的多，在現代化的電子產品中，電源的體積要比微處理器大10倍以上，因此，如何縮小電源的體積就是一項非常具有意義的研究課題。相關的理論分析表明，電源體積與其供電頻率的平方根是呈反比例的，當電源頻率從50Hz提高至20kHz后其體積將縮小400倍，但頻率的提高也會對整個電路的元器件帶來新的要求，目前超高頻電源對電子器件的影響正在進一步研究之中。

我國從20世紀60年代開始就研制出了穩(wěn)壓電源，20世紀70年代后期穩(wěn)壓電源已在我國的白電視機及中小型計算機中進行了應用，其中主要是5V，20～200A，20kHz的AC/DC開關電源，自80年代開始進入大規(guī)模使用階段，此時我國已開發(fā)出了0.5～5MHz的諧振軟開關電源。

至80年代中期，我國通信電源在AC/DC及DC/DC開關電源領域中所占的比例還是較低的，從80年代開始，我國的通信電源開始進行大規(guī)模的更新換代，從傳統(tǒng)的鐵磁穩(wěn)壓電源更換為現代的晶閘管穩(wěn)壓電源，在逐步應用于辦公室自動化設備中。至90年代我國又研制出了一種新型的專用開關電源，專門保障特殊領域的電源之用，如衛(wèi)星運行過程中的開關電源及遠程導彈系統(tǒng)中的開關電源等。多年來，雖然我國在開關電源的應用方面已經取得了很大的進步，但相比發(fā)達國家已較成熟的開關電源技術，我國在集成度和使用方法上仍存在較大不足，還應加強開關電源的研究與應用。

3 開關電源的數字控制技術

近年來，隨著數字信號處理器及編程邏輯器等技術的快速發(fā)展，數字控制技術在諸多電力電子領域取得了廣泛的應用，這些控制領域的計算和監(jiān)控任務是非常復雜的，難以用模擬控制的方法完成較好的控制性能，因此產生了數字控制的要求。

隨著DSP等電子器件的小型化及高速化發(fā)展，開關電源的控制也正朝著數字化的方向發(fā)展，數字化增強了開關電源控制部分的智能化水平，為實現動態(tài)遠距離監(jiān)測奠定了基礎。在開關電源的市場中，標準電源的份額正在逐步擴大，但同時由于電源的使用是因系統(tǒng)不同而不同的，因此其對某種特制電源的需求是非常強烈的，數字化控制電源匯集了標準電源及特征電源的優(yōu)點。

然而，當前開關電源的數字化控制還停留自半數字化階段，對于控制器中技術難度最高的功率控制部分是現階段還難以解決數字化控制，這也是當前學術界研究的重點內容之一。數字化控制技術是否能在開關電源中得到推廣性的應用，主要取決于復雜控制的算法能否實現及能否滿足較高的動態(tài)性能和指標等，這將是開關電源實現數字化控制所面臨的核心問題。

通過數字化控制能夠提高系統(tǒng)的靈活性，提高通信界面及抗干擾的能力，但在要求較高的開關電源中，控制精度、控制延遲及電流檢測等因素是急需要解決的問題，在保護與監(jiān)控電路、及系統(tǒng)的通信等方面都已實現了數字化，同時數字化也可以取代模擬電路來完成電源的啟動動能，通過特定的界面實現系統(tǒng)的通訊與顯示功能。隨著越來越多的數字控制技術應用于電源的管理，開關電源的數字化技術必將得到廣泛的應用，數字化控制技術是開關電源控制模式的發(fā)展方向，業(yè)界十分看好開關電源數字化發(fā)展前景。

4 電流型控制模式

開關電源的另類主要控制模式就是電流型開關電源控制，其與數字化控制模式相比具有以下幾個方面的優(yōu)點。

（1）具有較高的電壓調整率，其調整過程與線性穩(wěn)壓電源類似，輸入電壓稍微變化即可反映電感電流的變化，不經過任何誤差的放大就可完成脈沖比較進而輸出脈沖寬度，這實際上是起到了前饋的控制作用。

（2）具有較好的回路穩(wěn)定性能和負載響應性能。由于在電感中其電流脈沖的幅值是與輸出電流的平均值相關的，因此電流型控制模式能較好地發(fā)揮電感的作用。

（3）具有逐個檢測脈沖幅值的功能，簡化了過載保護和短路功能，提高了工作的可靠性。且由于電流型控制模式控制內環(huán)是采用電感電流峰值檢測技術的，因此可以靈敏地發(fā)現變壓器或者開關管中的電流值，避免了過載和短路對變壓器及開關管的影響。

（4）降低高頻功率開關變換電路的功率損耗，提高開關電源的效率。由于功率開關管在開通和關斷時有一定的功率損耗，但對電流控制型來說，因內環(huán)電流參加控制，使其較電壓控制型這種單環(huán)控制更快速、準確。

（5）具有良好的并聯運行能力。由于電流控制型的內環(huán)如同一個良好的受控電流放大器，所以使采用電流控制型的變換器可方便地并聯工作，而不其它均流措施。

5 結語

開關電源的發(fā)展趨勢是高頻化和微型化，實現這一目標的主要手段是提高開關電源的控制頻率，數字化控制技術作為解決該項問題的核心技術，具有廣闊的應用前景，同時應結合電流控制模式的優(yōu)點，實現開關電源的全數字化控制。

參考文獻