计算机数字控制技术精选(九篇)

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第1篇：计算机数字控制技术范文

 

伴随网络时代的到来，计算机走进了千家万户，由此而诞生了计算机控制技术。电子控制技术是涉及电子信息、自动控制等多学科综合为一体的复杂技术。

 

电子控制技术主要是通过获取数据，储存并处理有效数据，来实现系统的有效调控，此过程可实现在减少人力成本的同时，提高工作效率和准确度。因此计算机电子控制技术在各个行业的作用不可小觑，并会进一步发展和提高。

 

1 电子控制技术分析

 

计算机控制系统包括工业控制机和生产过程两大部分即软件和硬件。硬件部分由计算机、过程输入输出接口、人机接口、外部存储器等组成，可以实现计算机的联络和控制。软件系统包括系统软件及应用软件，是可以完成各种功能程序的计算机总和。从控制系统功能和目的来说，操作指导、直接数字、监督控制、分布及现场总装等组成了计算机的控制系统。

 

1.1 电子控制技术概况介绍

 

自动控制技术是把人类从复杂繁琐的劳动环境中解放出来，而设备还能按照预先设定的要求自觉运转，并可提高控制效率。计算机的一些控制设备被电子控制设备所代替，可实现系统的有效控制和调节，计算机的数据传输、接收处理功能可以使计算机系统稳定高效运行。从而使计算机的控制系统自动实现。计算机通过对硬件、软件两大核心板块的控制来实现控制系统的正常运行。

 

1.2 电子控制技术历程

 

在二十世纪六十年代，美国率先将计算机用于工业生产的安全监控系统中，使计算机控制技术得到应用，因局限于当时的技术水平，计算机控制系统发挥的作用并不大，满足不了工业生产的需要，稳定性方面存在着缺陷，还需通过虚构的方式实现控制，伴随科技水平的进步，半导体材料被应用到计算机控制系统中，使计算机控制系统的稳定性和可靠性得到了很大提高。随电子控制技术的发展，二十世纪八十年代，DSC系统出现，计算机技术的发展有所提高。

 

到了二十世纪九十年代，FCS系统诞生，节约了很大成本，互联网体系真正出现并得到广泛应用。

 

2 技术现状分析

 

计算机在工业生产过程中，存在很多形式的干扰因素，这些干扰因素致使计算机在组装完毕后仍存在问题，而影响正常程序的进行，不能正常被使用，主要是以下几个因素所致。

 

2.1 干扰源

 

高压输电线路及电器设备、电波、雷电等均能产生电磁场，以及天体产生的电磁波，使电磁场在其范围内的传播引起空间感应效应，空间感应又会对计算机控制系统产生干扰。计算机的过程通道也会对计算机产生干扰，设置在主机和过程通道的公共地线可有效减弱计算机过程通道的干扰。计算机本身使用的交流供电网也是系统干扰一个因素，计算机在完成供电过程时，会受电网频率的影响而产生干扰。信号传输过程中，由于存在着电位差，电信号的传播受到阻力影响，信号传输缓慢。相对传播距离较远的线路，电流按既定的速度传播过程中，产生了电波，入射波和反射波因终端阻抗和波阻抗不一致，而使入射波和反射波在达到终端时，产生反射，反射的频繁进行，导致波形和信号受到影响产生了脉冲干扰。电流波和电压波的传输速度也制约着计算机控制系统的正常运行。

 

2.2 减弱硬件干扰采用方法

 

对影响计算机的核心两大部件：硬件和软件正常运行的情况，采取相应的应对解决方案来进行。

 

减少硬件干扰，先从硬件的干扰源、类型及种类上确定分析对控制系统的干扰，依据不同的干扰因素，采用不同抗干扰方法，通过排除电磁场、过程通道、电波等因素的干扰，使计算机硬件抗干扰效果显著提高。

 

2.3 减弱软件干扰采用方法

 

减小软件干扰，要对软件系统的干扰滤波、PC值、陷阱等进行有效控制和处理。计算机系统在对数字进行有效处理时，数据信号传输中滤波会产生干扰，计算机控制系统对信号进行多次采集可以减弱滤波的影响。

 

计算机的中央处理器CPU工作时序受到损坏时，PC值会受到很大影响，可以通过人工输入指令NOP的方式，当程序出现故障，该指令能及时准确调整正确轨道的PC值，避免或减弱PC值对软件系统的干扰。另外可以利用软件陷阱的非程序区间防置，使CPU提供的中断或复位命令被强行引导到指定位置，有效控制计算机程度的正常运用。

 

3 应用

 

3.1 应用于机电一体化中

 

电子与机械装置综合的计算机体系组成了机电一体化系统，通过计算机系统将电子与机械控制完美结合，在降低人力成本的同时，缩短了工作时间，提高了工作效率。

 

3.2 应用于工业生产中

 

在实际生产中，通过计算机控制系统，预先设定好程序，完成某个危险复杂的环节的控制或操作，也可以用于人员对某一工序间的工序控制和监督。

 

3.3 应用于农业生产中

 

通过对作业中机器的监控，根据实际需要设定程序，调入数据，获得语言等信息，这些信息通过计算机系统软件转换或传输，使用者可方便按指令需求进行操作。

 

4 未来发展趋势

 

随着网络信息化时代的飞速发展，集计算机、自动控制、信息于一体的综合技术，会在技术稳定成熟的基础上，走向智能化、综合化、数字化计算机电子控制和技术也会应用到人们的工作、学习、生活中，农业的进步、工业的发展、社会的进步、经济的发展、国家的强大都会与电子技术的发展息息相关。在节约了人力、物力、财力的成本基础上，缩短了时间和距离，因此其应用前景更加美好。

 

5 结语

 

二十世纪中叶产生的电子控制技术广泛发展的今天，国家跟应加大投资力度，制定相应的改革和调整措施，积极鼓励和推广电子控制技术的发展。在计算机参与更广泛的现代科技信息时代中，更高性能稳定性、智能化的计算机电子控制系统还有待进一步完善和发展。

第2篇：计算机数字控制技术范文

关键字： 开关电源； 模糊PID控制； DSP； 电源控制算法

中图分类号： TN79?34 文献标识码： A 文章编号： 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

近年来，随着电力电子技术高速发展，开关电源得到广泛应用，普通模拟开关电源逐渐显示出其不足之处：采用模拟器件会导致元器件比较多，分散性大，稳定性差；设计缺乏灵活性，不便于修改，调试不方便，控制不灵活，无法实现复杂的控制算法。为设计出更精确、响应速度更快、效率更高、体积更小的开关电源，开关电源设计人员采用数字化电路与开关电源相结合来设计数字化开关电源。以DSP系统为基础的开关电源电路简单，结构紧凑，性能卓越，功能齐全。DSP系统具有较高的计算与控制能力，利用DSP进行A/D转换后进行运算，可以有效抑制或消除各个功能模块间相互干扰，提高开关电源输出电压的稳定性和精度。本文将重点分析和讨论利用DSP系统设计开关电源的实现方法和控制算法。

1 基于DSP控制的实现方法

DSP系统已广泛应用于开关电源控制电路，是开关电源的控制核心电路，可以有效利用DSP系统的高速性、可编程性、可靠性等特点，结合相应算法实现特定功能，可为开关电源输出质量好、频率和幅值可以任意改变的控制信号。图1为采用DSP系统的控制电路开关变频电源基本控制硬件框图。

图1 开关变频电源基本控制硬件框图

开关电源采用高频SPWM技术和普通电压逆变电路，DSP系统与IGBT功率模块构成全数字控制电路。输出的电压和电感电流经过网络转换成DSP所需要的电平，连接至DSP的A/D单元进行模数变换；控制输入单元输入需要的电压值及频率值，从而得到逆变电路的基准电压。

DSP系统经过特点算法进行相关计算后会产生一定死区的控制信号。由于输出的数字PWM控制信号不足以驱动IGBT开关管，需要经过驱动电路对开关管进行驱动。DSP芯片具有较高的采样速度和运算速度，可以快速地进行各种复杂的运算对电源进行控制，可以实现较高的动态性能和稳压精度。为了有效保护开关电源器件，防止出现过压、欠压、过载等情况，系统专门设计了保护电路，一旦出现故障，DSP控制系统封锁PWM脉冲控制信号，切断开关电源电压输出。

2 开关电源基本控制算法

2.1 PID控制

开关电源的数字化控制需要进行一定的控制算法来产生控制信号，实现控制规律。数字开关电源控制最初是借鉴模拟控制原理，通过数字化实现模拟控制信号。PID算法在数字控制中应用比较广泛，它具有原理简单、易于实现、适用面广、控制参数相互独立、参数的选定比较简单等优点。

PID控制是应用最广泛的控制规律。图2为常规PID控制原理图，系统由PID控制器与被控对象组成。PID控制器是一种线性控制器，它根据给定值[r（t）]与实际输出值[y（t）]构成的控制偏差[e（t）]来计算：

[e（t）=r（t）-y（t）] （1）

将偏差的比例[P、]积分[I]和微分[D]通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。其控制规律为：

[u（t）=KPe（t）+1TI0te（t）+TDde（t）dt] （2）

或写成传递函数的形式：

[G（s）=U（s）E（s）=KP1+1TIS+TDS] （3）

式中：[Kp]为比例系数；[TI]为积分时间常数；[TD]为微分时间常数。

图2 PID控制框图

数字PID控制是一种采样控制，它只能根据采用时刻的偏差值计算控制量。因此，连续域PID控制算法不能直接使用，需要采用离散化方法。数字PID控制算法又分为位置式PID控制算法和增量式PID控制算法，还有一些微分先行法和带死区的PID控制算法等。

2.2 模糊PID控制算法

目前，开关电源的各种应用场合对电源的动态性能提出了越来越高的要求，其中电压超调与恢复时间是重要指标。负载的变化或者输入电压的变化引起输出电压变化，而输出电压值取决于滤波器和控制策略。由于开关变换器为一个时变、非线性系统，无法建立精确的数字模型。而模糊PID控制算法的优点在于不需要建立准确的变换器数字模型，非常适合DC?DC变换器的强非线性。自适应的模糊控制可以保证控制系统的信号稳定性。

模糊控制器是以误差量化因子[e]和误差变化率量化因子[ec]作为输入，利用模糊控制规律自整定找出PID控制器三参数[KP，][KI，][KD]与和之间的模糊关系。模糊PID控制原理框图如图3所示。

图3 模糊控制原理框图

取[e]和[ec]为输入语言变量，每个语言变量取“大、中、小”三个词汇来描述输入输出变量的状态。模糊推理的模糊规则一般形式为：

If [e=Ai]and [ec=Bj]then[Δu=Ci]

其中[Ai，][Bj，][Ci]为其理论上的语言值。

上述规则可以用一个模糊关系矩阵来描述：

[R=i，jAi×Bj×Ci]

根据各模糊子集的隶属度幅值表和各参数模糊控制规则，应用模糊合成推理设计PID参数的模糊矩阵得到[KP，][KI，][KD]参数调整算式如下：

[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控制参数，[{e，ec}]是误差[e]和误差变化率[ec]对应控制表中的值，它需要查控制表得到。[KuP，][KuI，][KuD]作为修正系统，在控制过程中，控制系统通过对模糊逻辑规则的结果处理、查表和运算，完成PID参数的在线自校正。

3 系统硬件及关键点设计

3.1 硬件主体

本文设计的开关电源主要是将开关电源优良特性和DSP系统精细化控制相结合。开关电源采用反激式拓扑结构，包括EMI滤波电路、整流/直流平波电路、控制器、信号采样、PWM驱动、键盘及显示部件组成，力求使开关电源具有高效低耗、便携化、负载输出稳定、电路保护可靠、电网宽电压输入、电网污染小等特点。图4为硬件系统主体设计示意图。

图4 系统主体设计示意图

3.2 输出电压检测隔离设计

开关电源输出电压检测过程中对控制电路的隔离保护是非常必要的，这样不仅可以实现控制电路的安全工作，而且避免了将输出电路的噪声引入控制电路中。电压检测电路与控制电路隔离保护采用光耦合器进行隔离，它由发光二极管LED、输出光电二极管PD组成。光耦合器在开关电源的主振回路与输出采样之间进行电气隔离，并为电源稳压控制电路提供信号通路。

3.3 EMI滤波器设计

开关电源在正常工作时会产生传导噪声和辐射噪声，毫无疑问噪声主要产生于电源开关过程。开关过程中包含了最大的功率以及最大的电压变化率dV/dt，同时也包括了最高频率成分。噪声的存在将污染电力线路，影响周围精密电子仪器的运行，比如设计滤波器。EMI滤波器是一种由电感、电容组成的低通滤波器，它允许直流或者工频信号通过，对频率较高的其他信号有较大的衰减作用。图5为EMI滤波模型，滤波器的基本结构就是一个分离的二阶LC滤波器，其取值原则就是在最小的体积下可以获得期望的抑制效果。在滤波器模型中还有一个额外的高频LC滤波器；高频滤波器当寄生参数使得前面的LC滤波器性能变差时，用来抑制这些高频噪声。

图5 EMI滤波器模型

3.4 高温保护电路

开关电源在设计中由于转换效率不同，将部分能量以热量辐射。温度升高将影响系统正常工作甚至产生人身危险，为了保证系统安全，开关电源工作时温度需要实时监控。图6为温度采集电路部分电路图。当系统检测到温度过高时，控制模块立即关断开关电源输出，待系统温度达到工作温度范围后开始继续工作。

图6 温度采集电路

4 开关电源性能分析

本文采用反激式开关电源和模糊PID控制算法进行仿真。反激式开关电源的等效模型传递函数为：

[U（S）d（s）=K1s+K2B1s2+B2s+B3] （5）

式中：[K1，][K2，][B1，][B2，][B3]为系统比例系数，由开关电源电器元件参数决定。

模糊PID控制器由系统误差[e]和误差变化率[ec]为输入，通过不同时刻的[e]和[ec]值，利用模糊控制规则在线对PID控制器参数[KP，][KI，][KD]参数进行修改。模糊PID控制系统组成如图7，图8所示，阶跃响应曲线如图9所示。

图7 模糊控制PID控制系统组成

图8 误差[e]和误差变化率[ec]的隶属函数

本设计开关电源把DSP完美融入到开关电源设计中，充分利用了DSP系统快速运算能力，采用模糊控制算法使开关电源控制智能化，电源快速达到稳定输出，提高了抗负载扰动能力。

图9 系统阶跃响应

5 结 论

本系统将DSP作为开关电源控制单元，应用模糊PID控制算法，使开关电源和DSP系统完美配合工作。利用了DSP快速处理能力特点产生开关电源PWM控制信号，对开关电源输出进行精确控制，提高了开关电源输出精度和转换效率，使开关电源控制实现智能化；能够按照负载情况进行实时修正，使电源达到快速稳定输出；同时利用DSP资源设计完成开关电源显控单元及保护模块，提高了开关电源操作性和安全性。

参考文献

[1] LENK R.实用开关电源设计[M].北京：人民邮电出版社，2006.

[2] 张占松，蔡宣三.开关电源的原理与设计[M].北京：电子工业出版社，1998.

[3] 赵同贺，刘军.开关电源设计技术与应用实例[M].北京：人民邮电出版社，2007.

[4] 许邦建，唐涛.DSP处理器算法概论[M].北京：国防工业出版社，2012.

第3篇：计算机数字控制技术范文

关键词：计算机；控制技术；自动化生产

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2012) 06-0111-01

计算机控制就是用计算机对一个设备动向全程操控。在电脑操控体系中，用计算数据系统替代传统的操作系统，他是替代常规的生产系统的一个新方向，它改变了人们对自动化的认识，是一种革新。

一、计算机控制系统的设计过程

计算机控制体系的软件和硬件的组织构造是根据它联系的设备不一样，有所改变的，他们的组织结构大致是一样地，可以涉及到系统设计，控制任务，软件设计等。

（一）系统方案设计

我们依据体系设计任务书进行总体方案设计，对体系的软件，硬件它们的构造再考察它的要求，推算出合适它的的系统，组成一个新的系统。再时间很紧张的时候可以拿现场的配件组合，再设计费用不到位的时候工作人员可以组织自己设计的模式，但是要注意化风好软件和硬件的价格及时间，控制体系结构它的概括微型的处理器、存储器、选择好接线口、传感器、硬件的设计与调试的基本内容。

（二）控制任务

我们要对超控设备进行调研，研究，了解工作程序是再体系设计1前应该做好的事，只有理解了它的要求，理解了它要接收的任务，涵盖体系的终极目标，数据流量还有准确度，现场的要求，时间的控制，我们要严格按照计划说明操控，实现整个系统操作。

（三）软件设计

计算机软件的设计要依据体系规划的总意见，确定体系下所要完成的各种功能及完成这些系统性能的推理和时差序关系，并用合理组成部件表格画出来。他们是根据体系组成表格不同的功能，分别规划出相应的控制体系所需要的软件。例如仿真的量输入和仿真量输出及数据处理还有互联和打字版处理格式等。每一种表格都可以单独进行实验调试，各种表格分别实验调试好以后，再按工作路线图推理和时间顺序关系将他们正确组合、互相连接、实验和调试。

（四）现场安装调试

首先要按设计计划合理组装装，对体系结构进行大体的演练和比较准确的演练，结合演练的结构数据重置体系的置和储存数据进行软硬件的调试，他们的构件组成都可以在演练数据下用对演练数据进行试研的办法同时进行，同时他们要进行统一的实验及推理，仿真物体是这个体系验证的最基本要求，而好的体系的数据调整实试要在现场进行。

（五）计算机的控制系统

计算机的操作控制体系的合成是有软硬两个部件合成的。而一个非常合理的计算机的操做控制体系应分好几个部分构成：作控制的物体及它的重要组成部件及图的装备和全自动的仪器和软件体系。

二、自动化生产线上应用与分析

工业机器手臂的自动化的冲压生产线运行循环路线可以简单概括为：上下料机构板材冲压。钢板物料的传送、线头板料清洗涂油、钢板板物料料位置校正、第一台压床冲压、下料机器手臂提取物料、压床再次冲压、依设计流程传到下一个工序、机器人收取物料并裁剪、把它输送到下一台压床、下一台机器人接着提取物料、把物料放到输送装置上，工人开始按规定型号堆积板材。用工业机器人的自动化的生产线，会更加符合现再经济发展的需求及技术方面的创新。机器人手自动的化生产线适用于现在大规模的生产的各个行业，也适合已有生产线实现全自动的业再次更新，工程机器人自动的生产线通过改变不同的软件，它可应用于很多车型生产，它的可控制性能很好，工业机器人体系组成包括上下料结构、清洗涂油机体系对各种型号的冲床兼上下料体系、物料输送体系。各个分体系连接间的电气化操控是按照统一操做控制和删减控制的原则，他们再不同附件的操控系统中，他们是应用了机械与构建操控的很有代表性的一个组成，他们每个级别都应用不一样的互联网工程和软硬件控制，以达到不同的设计效果实现自动化。各部分操控体系采用具有现场总线形式的PtC操控方法，他有独立操控和智能操控的特点。为确保控制体系正常运转，我们在车间总的线路全部采用西门子Proflbus总线及dj数字化的局域计算机网络的分布式包交换技术体系。每个监督控制结构的PiC之间及PiC与上一个机械间的联系全部采用了现代化的集成板的局域电脑互联网的分布式包交换技术，供监控体系相互联系时应用。冲床机的运动中枢应连接Ethetnet csrd与机器人的操控体系联网，操控体系与工业机器人的联系方式是通过Proflbus-DP的总路线连接的他们实现了信息的互换和连接。连接体系采用了HMI SIEMENS的触摸技术，在每一个可操控的部件上都放置一个显示屏，它应用了Proflbus 的数据连接。各个部件都安装了信息指示灯和紧急开关，屏幕可看到系统信息及显示错误出现在那里，与这个设备有联系的的 i\O 信号在HMi上显示，他们以红灯和黄灯区分。系统如果发现哪里有情况，将会鸣笛警报，显示屏上将会出现问题出现在那里，以便维修人员查找。这个体系还有演练数字场景的能力，在磨拟演练中，它的压力和转动速度可能会影响到生产还有可能会发生操作控制与机械运转不同步的可能，体系是通过机器人的离线程序控制的机器人的运行路线，来减少生产现场的实验休整周期。

机器人冲压设备再生产中使用面很广，他改变了传统的劳动模式，改善了劳动条件及强度，确保了生产的安全，提高生产的进度及产品的合格率，它不但材料的生产流程还减少了浪费，节约了时间，缩小了生产成本，随着生产线的制作、调试设备的周期设计时间不断提前，机器人自动化生产线越来越为汽车主机厂所接受，成为冲压自动化生产线的主流。

总之，随着计算机软件技术的逐渐发展，计算机的操作控制正逐步的进入到生产的各个领域。所以我们要不断创新改革，创作出一个更好的控制体系是非常有意义的。计算机的操作控制体系包括硬件还软件和控制算法三个方面，一个完整的设计还需要考虑系统的抗干扰性能，使系统能长期有效地运行，给以后控制系统进入各个行业实现生产自动化打下良好的基础。

参考文献：

[1]肖向兵.自动化技术、计算机技术T000213计算机控制工程[A].桂晓凤,王建辉主编.[C]:湖北人民出版社

第4篇：计算机数字控制技术范文

关键词 高纯盐酸；浓度；自动控制

中图分类号TQ15 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）102-0151-00

0 引言

乳源东阳光电化厂（以下简称“东阳光电化厂”）坐落在风景秀丽的广东省韶关乳源瑶族自治县民族化工基地，是广东省重点扶持发展的三大电化厂之一。该公司2005年5月正式建成投产的20万吨离子膜碱项目，采用了目前最先进的烧碱生产工艺装置。其高纯盐酸产量为30万t/a，采用南通星球石墨设备有限公司的专利产品——副产蒸汽合成炉，氯化氢通过两段降膜吸收器，吸收成浓度≧31.0%的成品高纯盐酸。该公司根据企业的现状，投入了一定的人力、物力，建立了1套全自动在线控制高纯盐酸浓度的装置，对高纯盐酸浓度进行精确的调节。

1 高纯盐酸系统简介

1.1 高纯盐酸工序工艺简述

东阳光电化厂现有的副产蒸汽合成炉为二合一石墨合成炉，该工艺的该工艺的特点是合成、冷却在炉体内进行，吸收在炉体外进行。该工艺流程为：Cl2与H2按1：（1.05～1.10）的摩尔比进入二合一炉底部的石英灯头内燃烧，生成氯化氢气体，火焰中心区温度达到2500℃以上，利用此高温热能副产蒸汽。氯化氢气体进入石墨冷却器冷却至45℃以下，经一级降膜吸收器被稀酸吸收成成品高纯盐酸，送到盐酸中间槽，再由盐酸泵打往成品盐酸罐。未被吸收的HC1等气体再经二级降膜吸收器进一步吸收，尾气经尾气吸收塔放空。

1.2 高纯盐酸浓度控制情况

高纯盐酸浓度目前的控制方法主要有两种：1）调节吸收水流量，控制盐酸浓度。氯气和氢气流量一定时，可通过调节吸收水流量控制盐酸浓度，增加吸收水可降低盐酸浓度，降低吸收水既可提高盐酸浓度；2）调节氯气和氢气流量，控制盐酸浓度。吸收水流量一定时，可通过调节氯气和氢气流量控制盐酸浓度，增加氯气和氢气流量可提高盐酸浓度，降低氯气和氢气流量既可降低盐酸浓度；但以上两种方法只能将盐酸浓度控制在（31.0～32.0）%，无法将盐酸浓度有效控制在（31.0～31.4）%。

2 自动控制高纯盐酸浓度技改方案

2.1 自动控制高纯盐酸浓度原理

根据高纯盐酸的物理和化学特性，并考虑盐酸温度对浓度的补偿计算后，采用日本DKK在线分析盐酸浓度计，该盐酸浓度计能精确测出（30～70）℃的盐酸浓度转化为25℃时的盐酸浓度值显示，并将所测得的浓度转变为（4～20）mA电信号输出到PID调节器。该PID调节器选用了日本岛电SR90系列，并将该调节器的设定值设为浓度31.0% ，PID调节器接受到盐酸浓度计输出的电信号后与设定值进行对比运算，再将差值转换为（4～20）mA电信号输出到气动调节阀。通过气动调节阀开度自动控制纯水的加入量，从而控制中间槽往成品库送盐酸的浓度值，最终控制高纯盐酸的浓度。

2.2 自动控制高纯盐酸浓度系统安装

利用盐酸浓度计测量出高纯盐酸浓度后提供电信号给PID调节器，PID调节器依据盐酸浓度计输出的电信号计算出气动调节阀的开度，气动调节阀通过PID调节器反馈的电信号进行自动调节，最终将高纯盐酸浓度控制在设定值。气动调节阀和盐酸浓度计通过PID调节器有机结合，自动调节盐酸浓度。

工艺流程图中，设置玻璃转子流量计，可以用肉眼明确的看出气动调节阀的运作情况。盐酸浓度计前的取样口可以定时取样分析盐酸浓度，利用国家标准方法分析盐酸浓度，定时较准盐酸浓度计。

3 现场采集数据及其分析

从以上曲线图可知，改进前六个的高纯盐酸浓度比较高，在31.66%左右，方差和标准偏差也波动大。改进后高纯盐酸的浓度比较低，接近31.10%，同时方差和标准偏差小，即改进后高纯盐酸浓度波动小，更趋稳定。

4 结论

该系统改造后，能有效控制高纯盐酸浓度。合成炉生产的高纯盐酸浓度为（31.0～32.0）%，经过该系统输送到成品盐酸罐的盐酸浓度为（31.0～31.3）%，同量氯化氢所生产更高的高纯盐酸产量，为公司增加一定的经济效益。经过改进，能将高纯盐酸浓度控制在更小的范围内，且能稳定控制，提高高纯盐酸浓度的控制技术。同理，可将此技术运行到其它溶液浓度的控制，使之控制得更精准。

参考文献

[1]陈亮.高纯盐酸合成工艺.辽宁化工，2011（5）.

第5篇：计算机数字控制技术范文

【关键词】计算机 电子信息系统 信息传输

信息在计算机中的传输就像在公路上运行的汽车受交通环境影响一样，受通讯状况所影响（如：无线通信、宽带、有限通讯等）。在过去得很长一段时间内，计算机内的信息通讯手段较为单一，同时信息在传输中的安全性也得不到保障，这严重影响了信息在计算机传送中的实效性，因此，为了满足计算机对信息传输的需求，优化信息传输控制迫在眉睫。

1 计算机中使用的软件的功能及架构

构建优化是计算机电子系统中控制服务软件设计常用的一种方法，其目的在于控制系统中不同信息的和传输，主要功能有以下几点：

1.1 控制信息输入

异步是计算机网络中接收一般信息的常用方式，完成信息接收后，先对信息进行脱密，然后是拆包、组装、校验，最后将正确的信息筛选出来交给应用软件处理。

1.2 控制管理链路

控制管理链路的主要目的在于建立设置系统的通讯链路，确保通讯链路能够在一个安全的环境中稳定工作，达到对链路的监测以及依据实际情况对链路进行自动切换。

1.3 控制信息输出

在计算系统中获取输出信息的主要方式是非阻塞，依据不同信息的目的和类型，对其进行封住处理（封装需要根据一定的协议进行）最后将封装后的信息分别发送到目标节点。

依据传输控制要求，计算机中信息传输控制服务软件在设计时通常需要有四层架构，每一层架构都有各自的传输控制构建。四层架构模式使传输控制服务更具有灵活性。

（1）管理控制层的作用在于使管理通道维持统一，并为信息提供不同的通讯通道。

（2）交换服务层作用在于分发信息并对信息进行封装同时可以交换解析协议。

（3）传输服务层作用在于提供管理与信道监视确保处理信息以及封装和解析传输协议环境的安全。

（4）系统接口层作用在于利用主机通讯接口为系统提供统一的调用接口。

2 技术实施要点

2.1 功能模块设计

信道优选、信道状态检测等功能模块在设计时都可以运用构建化设计，针对不同功能模块的需求可选择不同的配置。这种松散耦合设计在功能模块设计中的应用避免了传统设计中相邻模块依赖性强、边界模糊的紧密耦合限制，加强了系统的维护性、重组性和扩展性。系统建设人员可通过了解现有的通讯手段以及系统规模对功能软件进行选取，报文格式要满足不同的动态需求、传输对象及传输协议要满足传输要求。为了确保系统维护人员能够准确的发现问题出现的地点及对问题进行解决，要确保不同模块之前的关系清晰，保证对某个模块进行维护时不会给软件的工作带来影响。

2.2 跨平台设计

（1）软件跨平台移植技术的应用主要是为了降低平台异构所带来的难度，软件针对不同通讯接口和驱动提供统一接口，这样做一方面可以使软件中使用的编码结构更加清晰，另一方面对软件在不同平台上的应用也有一定好处，方便日后对软件进行修改。

（2）跨平台的信息传输。由于多字节数据在不同平台上的解释有所不同，如果软件对字节都采取默认的解释那么无法对数据进行正确识别，因此不同的软件数据包在对数据输入输出前要用统一字节序对数据包中的数据进行处理。

2.3 透明封装与解析

在计算机系统中处于同一层的封装和解析对外提供的结构是一致的，这也使得信息传输实现了透明化，使软件处理变的更加简单。传输协议、交换协议是传输过程中两个不同的层面，前者的封装在交换协议外完成，后者信息封装要在应用层内完成，主要用于对信息进行标示，在进行一些简单信息传输时可没有交换协议。例如，利用加密软件对上层信息进行处理或与信道相关的上述两个不同层面时，转换格式要在交换服务层内完成，同时交换协议的封装与解析也都将在传输服务层内完成的。在两个操作相对独立的层面中，实现透明化。

2.4 信息发送

在进行信息发送时如果采用低速信道那么经常会造成信息拥塞现象。通讯控制软件的使用放弃了单一队列机制，软件根据信息的紧急度和重要性的差别，将信息划分成多个等级，同时针对优先级设置独立缓冲序列，发送信息时根据信息的优先级从高到低进行。

通过优先级排列机制当有重要信息到来时，系统可以对其重要级别进行判断，通过判断结构给信息一个合理的位置，使重要信息能够先发送。同时运用流量对其进行控制，当有信息进行排队时，旧信息将会被新信息顶替掉，避免在缓冲区长时间等待已失去价值的信息在满足发送条件的时候又被系统当作有价值信息发送。优先级排列机制解决了不同宽带通信道下信息传输的堵塞问题。

信息传输过程中还需要注意的一点就是要将实时传输同可靠传输相结合。实时性和可靠性是信息传输中较为重要的两点，实时传输通常情况下应用在实时性强的信息，可靠传输一般用于指令信息。在无线信道中的信息传送信道特点影响传送质量受到严重的制约，经常会出现信息传送失败的情况。因此在无线信道传送信息时，要特别注重对可靠性处理。

2.5 控虚拟网安全

对虚拟网的安全控制就是根据不同用户对不同资源的访问，将其划分成多个VLAN，在每个VLAN中可以进行多播，同时工作可以通过绑定端口、设置防火墙、设置防火墙等多种方式对不同的VLAN进行控制，避免他们之间进行信息交换。VLAN的应用可以使局域网内的信息传输的安全得到保证，同时也提高了控制网络资源的能力。

3 结束语

综上所述，灵活性、可靠性、高效性、实时性是网络传输控制服务软件必须具备的特点，对于实现多个信息平台间的分发控制和信息传输均起着关键作用。近年来系统集成和网络通讯的飞速发展，要求控制服务软件应当具有可裁剪、可扩充等功能，以便实现通讯系统进一步扩展的应用需求。

参考文献

[1]阴骏.计算机电子信息系统中信息传输控制技术探索[J].无线互联科技，2012，5（15）：12-13.

[2]郭中宁，孙文俊.电子信息系统中信息传输控制技术[J].算机工程， 2011，4（11）：22-24.

[3]单爱民.浅析计算机电子信息系统中信息传输控制技术[J].广东科技2013，5（13）：8-10.

[4]党杰.计算机电子信息传输相关控制策略及技术系统研究[J].电子制作，2010，5（18）：114-125.

第6篇：计算机数字控制技术范文

关键词：数控技术 机械制造 运用

中图分类号：TH11 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）001-045-02

所谓的数字控制技术主要是指在信息时代背景下对计算机技术、网络通讯技术、现代光机电技术以及机械制造工艺的充分利用，同时以设计要求与工艺要求为基本依据，以数字信息来对当代制造技术进行控制的一种全新的高科技控制技术，该技术同时具备柔性自动化、高效率以及高精度等一系列优点。该技术还是一种能够使机械生产制造达到自动化的标准，并能有效的提高综合效益的先进的控制技术。

1 数字控制技术的基本原理

数字控制技术是通过对计算机技术、自动控制技术、电气传动技术以及精密测量技术和机械制造等多种技术的综合运用而形成的产物，同时，它是自动化机械系统、机器人系统以及计算机集成制造系统等一系列先进的高科技技术的根本所在。

1.1 现代数字控制系统的主要构成部分

现代数字控制系统简称为现代数控技术，其主要依靠程序的储存功能来对各类机床实现不同的控制工作，整个数字控制系统的主要组成部分有：相应的控制程序、输入设备、输出设备、计算机数字控制装置以及速度控制单元、可变控制单元和主轴控制单元等。该种系统人们一般习惯性的称之为CNC系统，该系统同时能够对输入设备上实现给出的数字值进行自动阅读工作，并能够将其自动解码。从而确保机床正常运行，并能使其加工出合格的零件。

1.2 现代数控系统装置的基本工作原理

该系统的主要核心是装置，其装置实际上就是一种计算机，不过该计算机是系统中专用的计算机，它在具备普通计算机的基本功能与结构的基础之上，还有和相关的数字控制机床功能相关联的一些功能，和专用的接口单元，该装置主要包括硬件与软件两大重要部分，其主要工作过程是通过硬件设备的支持下来进行软件执行操作的过程。该装置的工作原理主要是通过对输入设备与输入机床在工作时所需要的相关数据进行采集，并对其进行编码翻译，通过计算机的处理运算工作将所得到的数据命令合理地分配到相关的驱动电路装置当中，并通过相应的转换与放大工作，对伺服电机进行相应的驱动，同时带动相关的坐标轴运动，使每个坐标轴都能有效准确的移动到指定需要的位置。

1.3 数控系统装置的插补原理

对于连续削切的数控机床来说，不但要求其有准确的定位还要求对刀具进行有效控制，要根据工件给定的速度来控制刀具的切割速度与路径，同时保证在削切过程中每一处的精确度，在这一过程中，CNC装置的插补功能将对其起决定性作用。数字控制机床在进行曲线加工的同时，用一小段折线来接近需要加工的曲线，所谓插补实际上就是指控制系统以零件轮廓为主要依据来对刀具的相关加工点进行计算，同时还要完成数据的致密化工作，在数字控制系统中，负责插补工作的装置被称为插补器，硬件插补器的主要构成部分是相关的分立元件和集成电路，其主要特点在于运算速度快，但灵活性较差，不容易被改变，但由于其插补速度受到CPU的一定影响，当前的数控系统一般都采取软硬件插补之间相结合的有效方法。

2数控技术在机械制造生产中的应用

2.1 工业生产

传统的数据控制系统主要是由控制单元、驱动单元以及执行组织构成的，其中工业机器人系统和传统的数字控制系统也是由三部分构成，工业机器人的诞生给工业生产带来了很大的帮助，机器人主要被用于高温有毒等一系列较为恶劣的劳动环境内，在工业生产中代替了人的高危险度工作，在相当大的程度上使人员生命安全得到了保障。在对工业生产机器人的使用实际情况中，首先要向机器人编写相应的程序输送到计算机控制下的控制单元中，相应的控制单元按照有关的输入程序来对驱动单元下达命令，之后再由驱动单元组织来执行，在该过程当中，有多种不同的传感器所组成的检测体系来对工作过程进行同步的检测，发现问题能够做到及时向工作人员报警。

2.2 煤矿机械

在煤矿机械方面，由于采煤机的种类具有多样化的特点，同时还有更新速度较快、生产批量小这一特征，还由于一些机械外壳基本都采取焊接的方式来完成的，所以传统的机械制造技术在进行下料工作的过程之中，所造成的成本较高，然而随着当今数字化与信息化技术的快速发展，通过广泛运用数字控制技术来进行气割工作，可以既方便又灵活的使下料工作得到实现，并在此基础上还能够有效的降低投资成本，从而进一步完善了机械制造的生产体系，提高经济效益与生产效益，与此同时，数字控制系统中的气割机械还能够对切缝进行有效的补偿，大大加强了切缝补偿工作的准确性。同时发挥其高效率、低成本的绝对优势，同时在下料工作过程中，能够顺便的对某些零件的破口进行切割工作，数字控制气割机还能够对切缝进行自动补偿工作。

2.3 汽车生产工业

随着近年来经济发展速度增快，汽车生产工业也随之得到良好的发展空间，并保持良好的发展势头，因而汽车零部件的制造技术也随之迅猛发展，数字控制技术的出现可以有效地使原本发展较快的汽车零部件生产技术得到更快速的发展，快速数字控制机床与近几年来在汽车零部件制造工艺上得到了大力的推广，使其所生产出来的汽车零部件质量又在原本的基础上又提高了一个档次，同时还提高了汽车零部件的生产效率。并且以此为前提，满足当前竞争十分激烈的机械制造行业的市场要求，还能够有效地降低生产成本，从而实现了一次投资长期效益的良好生产目标。以往传统的汽车生产工业主要讲究规模与效益，然而随着数字控制技术的出现及其在汽车生产工业上得到广泛应用，使这一传统规律被全部打破，从而实现了多种规格、小规模、小批量、高效率的生产目标。另外，在数字控制技术中，虚拟现实控制技术、计算机辅助制造技术也都在汽车生产工艺中得到了广泛的运用。

2.4 机床设备方面

在机械制造领域中，其主要核心是在于拥有较为先进的机械设备，面对当今高科技发展背景下对机电一体化的要求，相关的机械制造生产企业无必要拥有具备良好的控制能力的数字控制机床设施，能够为数字控制技术提供较为先进的控制能力的核心在于先进的计算机控制技术，即在机床上对数控技术进行充分应用，这便是数控机床设备的产生，它通过相应的计算机控制软件来完成了对主轴运转变化的控制，使数控机床能够自动的加工出质量良好的机械零件。

3 结束语

机械制造技术是一门核心技术，是对一个国家综合国力和工业生产能力的重要衡量标志，同时也是各个国家之间竞争的主要项目，随着我国经济与科技的快速发展，我国的工业生产能力也从原来的薄弱逐渐走向了强盛，数控技术的出现为我国的工业生产领域提供了很大的帮助，因此，应加强对数控技术的进一步探索与开发，从而使我国的工业生产能力向世界先进水平的目标发起冲击。

参考文献：

[1] 瞿秀英.数控技术在机械制造中的应用[J].宁夏机械,2010,(03).

[2] 徐俊山.浅谈数控技术在机械制造中的应用[J].中国对外贸易(英文版),2011,(10).

[3] 吴滨.数控技术在机械制造中的应用探究[J].工业技术,2011,(31).

第7篇：计算机数字控制技术范文

作者简介：周卫平（1969―），男，湖北武穴人，副教授，博士.研究方向：电力电子技术和电能质量控制技术。文章编号：1003-6199(2014)02-0015-04

摘 要：给出以DSP芯片TMS320F2812和AD7656芯片为主来建立有源电力滤波器数字控制系统的方案，提出基于三角函数正交性和DSP实现的APF锁相算法，给出算法的原理框图，该算法具有精度高、抗干扰能力强的特点。给出锁相和APF补偿的实验结果，谐波和无功电流成分经过APF补偿后得到了很好的补偿。实验验证本文算法的正确性和本文数字控制系统的方案的可行性。

关键词：数字锁相；有源电力滤波器；数字控制；谐波电流检测

中图分类号：TM761；TM933文献标识码：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

由于无源电力滤波器在进行谐波和无功补偿时具有容易引起振荡及补偿特性单一等固有的缺点，近年来应用有源电力滤波器进行电力谐波和无功补偿的研究方兴未艾，其中以并联型有源电力滤波器的研究最为广泛。并联型有源电力滤波器通过检测计算，得到补偿电流的指令值ic*，经过PWM调制后控制IGBT产生补偿电流ic，从而补偿谐波和无功电流［1］。

有源电力滤波器的数字控制系统主要由检测、直流稳压控制和电流发生控制决策三部分组成。组建高性能的控制系统是有源电力滤波器数字化控制的关键，由于TI公司的2000系列DSP均有内置10位或12位的A/D，在很多情况下内置的A/D可以完成相应的控制任务，但是对于APF，由于电磁干扰等多方面原因的影响，有时DSP内置的A/D实际测量精度只能达到8位甚至更低，这严重影响了APF对电流跟踪的任意性、快速性和准确性的要求，成为制约APF性能提高的一个瓶颈，因而研究利用独立高精度A/D 芯片和DSP来组建有源电力滤波器数字控制系统十分有┍匾［2，3］。

2 数字控制系统硬件设计

有源电力滤波器系统接线图如图1所示，APF是通过向电路中注入大小相等方向相反的谐波和无功电流来达到补偿谐波和无功的目的。APF的主电路实际上就是通过电感注入的三相逆变单元，只是控制算法比较复杂，因而数字控制系统与软件成为了实现APF功能的核心。オ

ネ1 三相三线有源电力滤波器接线图オ

AD7656是一种16位6通道逐次逼近型模数转换器,使用了iCMOS工业制造技术, 采样率为250 ksps, 最大功耗为160 mW; 内部包含一个2.5 V内部基准电压源和基准缓冲器;可由引脚和软件选择模拟电压10 V或5 V的输入范围;提供有并行和串行接口,兼容SPI/QSPI/μwire/DSP;可工作在-40℃至+85℃。具有性价比高、精度高、能耗低、转换速度快等优点,尤其适合于电力系统中模拟量的测量［4-6］。因而以DSP芯片TMS320F2812和AD7656芯片为主来建立的APF数字控制系统是一个较为理想的选择。本文有源电力滤波器数字控制系统框图如图2所示。オ

ネ2 有源电力滤波器数字控制系统框图オ

3 数字锁相算法

有源电力滤波器在谐波和无功同时补偿时的补偿目的是要将电源电流补偿成与电压同频同相并且波形相同，因而锁相是实现APF功能必不可少的环节。

目前应用较多的方法是基于过零点时刻检测的方法，但是在电力电子系统中由于电磁干扰的影响从而使得应用该方法得到的检测值将产生较大的误差。而数字化基波锁相技术是一个无需高精度精密元器件而又能够较大幅度地减小检测误差的有效方法［7，8］。本文基于三角函数正交性以及自适应滤波的原理构成了相位跟踪的闭环控制回路，实现了相位的全数字化跟踪检测。

3.1 基波初相检测的原理

对于一个周期性函数f(t)，可以对其进行傅立叶分析，其傅立叶级数为：

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―基波角频率；T―基波周期；k―谐波次数；ф′k― k 次谐波初相；фk― k次旋转参考坐标系XOY与k次旋转分解坐标系X’OY’的夹角オ

计算技术与自动化2014年6月

第33卷第2期周卫平等:有源电力滤波器数字控制系统设计与数字锁相算法实现

ネ3 基波在旋转坐标系上的分解オ

信号的基波成分C1在以角速度ω1旋转的直角参考坐标系XOY中，沿着与该坐标系夹角为ф1的正交坐标系X′OY′进行分解，在X′和Y′坐标轴上的分量将分别为B1、A1，当两坐标系的夹角ф1趋近于ф′1时，A1将趋近于0，因此可利用A1构成基波初相跟踪检测控制的反馈依据，通过反馈调整夹角ф1来逼近ф′1，从而检测出基波的初相。利用三角函数正交性以及自适应滤波基本原理，构造基波相位跟踪检测的控制框图如图4所示。 И

ネ4 基波锁相方法的控制框图オ

3.2 数字锁相算法

利用计算机产生的固定频率下的旋转角度值加上输出的初始相位值的与测量信号基波正交的三角函数作为反馈，并与测量信号相乘，把所得的乘积经过滑窗积分低通滤波以及PI控制器后输出就得到跟踪的初始相位；该方法不依赖于过零点检测，具有较强的鲁棒性，其算法流程图如图5所示。オ

ネ5 初相检测程序算法流程图オ

4 仿真结果

图6是电压信号混有较强噪声时的基波初相跟踪检测的结果，结果显示该情况下相位检测的精度仍可以达到 (10-1) °的数量级。

ネ6 噪声污染电压信号的初相检测（实际值为0）

a: 含噪声电压信号 b: 暂态响应 c: 稳态响应オ

图7为APF补偿仿真结果，负载为阻感负载，从上至下依次为电源电压、补偿后电流、负载电流，该结果显示，补偿电流可以较好地跟踪补偿指令电流，负载电流中的无功电流和谐波电流成分得到了较好补偿。

ネ7 APF补偿仿真结果

上: 电源电压 中: 补偿后主电流 下: 负载电流オ

5 实验结果

为了验证本文所提的方法，搭建了一个实验平台，负载为三相整流阻感负载，有源电力滤波器的可控功率管为三菱PM75CSJ120的IPM管，实验中采样频率为20kHz；电流电压信号是用霍尔器件来检测的；控制单元的核心是TMS320F2812 的DSP，通过在DSP中运行程序而实现控制的目的。图8是锁相结果的软件界面，上图是受到污染的信号的检测结果，下图是依据锁相结果得到的参考电流波形，可见相位得到了很好地跟踪，跟踪精度高，并且该方法体现了较好的抗干扰能力。オ

ネ8 锁相检测算法实验界面

上: 含干扰噪声的信号 下: 相位跟踪的信号オ

图9是基于锁相算法以及APF的控制算法，通过实验平台得到的APF的补偿结果(A相)，图中依次为电源电压、补偿后主电流、负载电流波形，可见经过APF补偿后，谐波和无功电流成分得到了很好的补偿，电流的THD值有补偿前的23%下降到补偿后的3.5%左右。

ネ9 APF补偿实验结果

上: 电源电压 中: 补偿后主电流 下: 负载电流オ

6 结 语

本文给出了以DSP芯片TMS320F2812和AD7656芯片为主来建立的有源电力滤波器数字控制系统的方案，提出了基于DSP实现APF锁相的算法，给出了锁相的实验结果，验证了本文方法具有精度高、抗干扰能力强的特点。同时给出了APF补偿的实验结果，经过APF补偿后，谐波和无功电流成分得到了很好的补偿。实验验证了本文算法的正确性，也验证了本文有源电力滤波器数字控制系统的方案的可行性。

参考文献

［1］ 周卫平，吴正国，夏 立，等 . 三相三线有源电力滤波器电流跟踪性能最优化控制［J］. 中国电机工程学报，2004, 24(11): 85-90.

［2］ 邱旭，李树广. 一种高精度APF控制系统设计新方法［J］. 电气自动化，2012，34(3):62-63.

［3］ 李全利,王振春. 一种基于DSP的三相交流采样技术［J］. 自动化技术与应用，2008，27(12):85-89.

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［5］ 王皑，佘丹妮.基于EP2C8Q208C8型FPGA等精度频率测量仪设计［J］.计算技术与自动化,2012,31(1):56-59.

［6］ 艾凯文,胡桂明,沈润夏.任意波形电源的设计［J］.计算技术与自动化,2011,30(4):77-80.

第8篇：计算机数字控制技术范文

关键字：机械数控加工技术；机械加工；影响

怎样更好的利用机械数控加工技术是当前很多企业关注的问题。目前很多的企业中存在不能完好利用数控机床技术、操刀的位置以及次数不合理、编程的技巧仍不够强等问题，所以解决这些问题的办法就变得非常重要了。但是我们需要事先说明什么数控加工技术。

一、什么是数控加工技术

数控加工技术指的是使用数字控制技术来实现更高效率、更高精度的机械加工。数控加工技术具体指的是，在对产品进行机械加工时，充分的对数字控制技术加以利用，以增强机械加工的质量。

数控加工技术改变了机械加工的概念以及工作方式。而且数控加工技术有效的融合了传统技术以及自身的特有技术，传统技术有计算机技术、机械加工技术、传感检测技术、网络通信技术、光机电技术等等；自身的特有技术有高效率和高精度的加工技术、自动化技术等等。

由此可见，数控加工技术主要是对计算机技术加以利用来进行控制与管理，按照提前设置好的工作方式以及程序来有效的对机械设备加以控制，并让机械设备提前设置好的工作方式以及程序来对各种工件进行加工。与机械传统的加工方式相比，数控加工技术的灵活性更高，而且操作也更便捷。与此同时，因为现在的微电子技术的发展进程十分快，我们在数控加工技术中应用微电子技术，会使其加工质量、工作稳定性、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。现在，数控技术的理念已经得到了大部分工业行业的推崇以及认可，机械加工领域也一样。在今天，随着数字控制技术、计算机技术、微电子技术、数据编程理论与技术的不断完善和成熟，数控加工技术在机械加工领域的发展将会更好，而我们也要为其做出努力。

二、对数控机床加工有影响的因素

（一）操刀的位置以及次数不合理

在使用数控车床批量生产时，尤其是进行大批量生产时，可以在保证加工生产产品质量以及加工稳定性的前提下，增强加工的效率是非常有效的一项得到更多经济效益的方法。在使用数控车削进行产品加工时，可以选择使用简便的换刀方式，这也是减少加工成本、缩短换刀辅助时间以及减低机床磨损的一项非常有效的方法和途径。对换刀点设置进行改进是达到以上目的所进行的比较有效的尝试之一。所以，在选择夹具、安排走刀路线、刀具排列的使用顺序以及位置等方面都得进行优化设计，精细分析。对换刀点设置进行改进，有利于降低运行成本，增强加工效率。

（二）不能完好的利用数控机床

我国当前的机械制造业已经应用了很长一段时间的机械数控加工技术了，而且大部分的企业所购置的机械数控加工设备，比如说数控机床等等都因为环境因素或者是人为因素在一定程度上造成了机械的折旧。并且不管操作工人怎样遵守设备相关的操作规范或者是做好设备的保养、维修工作，这种折旧都是存在的，都会在一定程度上促使设备的精密度降低，从而阻碍了机械数控加工技术正常的发挥。

所以，为了确保机械数控加工技术所生产产品的质量，定期的检修机械数控设备就变得极为重要了。只要定时或者是不定时的对设备进行检修，设备的加工精密度才可能得到保障，机械数控设备本身的工作效率才有可能提高最高，械数控加工技术本身的实用优越性才能够被充分的利用出来。

（三）编程的技巧仍不够强

机床的工作效率会受到程序效率的影响，因此对编程质量进行优化是一项非常好的数控机床提高工作效率的方法。第一，熟悉机床所的指令，对机床的功能进行充分的开发，寻找效果高的加工、编程方法。第二，积极地推广计算机编程，提高程序自身的可靠性，提高计算机的切削模拟，进而取消或者是减少数控铣床所花费的调试程序时间。第三，合理的编程，减低机床走空刀的几率。

三、促使数控机床加工效率提升的措施

（一）科学化管理数控机床

如今所使用的数控机床与常规机床是有很大差别的，因此这二者应当区别开来，而且这两者的管理经验与方法也应当分开，否则就会给数控机床带来毁灭性的损害。通过多家企业的数控机床管理经验，我们可以总结出：通常企业可使用集中式管理办法来管理数控机床，有条件的企业还可以使用一些比较先进的手段，比如说计算机集中式管理手段。计算机集中式管理方法指的是使用计算机技术采集以及整合数控机床加工生产作业的相关信息，然后再通过网络进行共享，则数控加工技术人员就可以在网络上进行会议、办公以及交流了，大大的降低了生产加工前所需的准备时间，提高了企业的生产效率，优化了物流路线。

（二）选择合适的削刀具也可以增强机械数控加工技术的效率与水平。国内外大部分的数控机床正在向着大功率化、高速化以及高刚性化的方向发展，这种趋势提高了对数控机床刀具本身的要求，需要达到承受住速度非常快的切削加工作业但是自身不能有比较大的性能损伤要求。因此，在对刀具进行选择时，可以选择硬质合金刀具替代高速钢刀具。而且经济能力比较强的企业可以与实际情况相结合选择立方氮化硼刀具、陶瓷刀片等耐磨性能比较强的刀具。只要刀具的性能得到了保证，机械数控加工技术自身的效率以及水平才可以得到更大的提高。

总结：寻求增强械数控加工技术效率以及水平的方法，不但有利于提高企业自身的生产效率，拓宽企业的发展前景，还有利于制造行业向着高效化、科技化以及高新化的方向发展，进而增强综合竞争力。所以我们一定要定期的维修和养护机械数控加工设备、提高编码的技巧、合理的选择刀具、科学化管理数控机床等等，这有这样，制造企业才能够真正的降低生产成本、增强加工效率，进而增强竞争力。

参考文献：

[1]谢国明.基于NX3的平面铣削优势编程策略及应用[J].制造技术与机床.2006（06）.

[2]武欣竹，杨继盛.传统加工与数控加工的合理衔接[J].装备制造技术.2008（09）.

第9篇：计算机数字控制技术范文

关键词：开关电源 控制模式 数字化控制 模块化

中图分类号：TM910 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（b）-0127-01

开关电源作为一种能够稳定持续输出电压的电源，其主要是由控制开关晶体管控制开通和关断时间的，因此，在开关电源中最重要、最核心的部分就是控制电路，本文进行了开关电源控制模式分析。

1 开关电源概述

开关电源是伴随着电力电子技术的进步而发展起来的，由于具有高效节能、轻巧便捷等特点，开关电源得到了越来越广泛的应用。开关电源的效率可达到85%以上，与普通的线性电源相比其效率提高了近一倍，且其可靠性也较高，采用了体积较小的散热器和滤波元件，具有良好的发展前途。可将开关电源分为AC/AC和DC/DC电源等类型，其中DC/DC电源变换器已实现了模块化的设计和发展，得到了广大用户的普遍认可。

2 开关电源发展历程

开关电源的发展已经经历了40多年，早期开发的开关频率非常低，且价格较高，只能应用于卫星等少数要求电源质量较高的领域。但自20世纪60年代晶闸管相位控制模式出现后开关电源经历了较快的发展，70年代时制约开关电源发展的瓶颈主要是效率问题，同时由于调试工作困难而难以大规模的推广应用。70年代后期，随着大规模集成电路技术的出现，各种专用的开关电源芯片进入市场，将控制电路、驱动电路、保护电路和检测电路封装在一起的模式非常有利于开关电源的发展，由于焊点减小提高了开关电源的可靠性，同时也由于集成化的发展是开关电源的体积减小，为应用带来了极大的便利。

如今，集成化的电源已被广泛应用于计算机、航天、彩色电视等各个领域，且随着微电子技术、半导体技术的进一步发展，功能更强大，集成度更高的超大规模集成电路的出现，电子设备的体积和重量仍在不断减小，但与之相匹配的电源体积却大的多，在现代化的电子产品中，电源的体积要比微处理器大10倍以上，因此，如何缩小电源的体积就是一项非常具有意义的研究课题。相关的理论分析表明，电源体积与其供电频率的平方根是呈反比例的，当电源频率从50Hz提高至20kHz后其体积将缩小400倍，但频率的提高也会对整个电路的元器件带来新的要求，目前超高频电源对电子器件的影响正在进一步研究之中。

我国从20世纪60年代开始就研制出了稳压电源，20世纪70年代后期稳压电源已在我国的白电视机及中小型计算机中进行了应用，其中主要是5V，20～200A，20kHz的AC/DC开关电源，自80年代开始进入大规模使用阶段，此时我国已开发出了0.5～5MHz的谐振软开关电源。

至80年代中期，我国通信电源在AC/DC及DC/DC开关电源领域中所占的比例还是较低的，从80年代开始，我国的通信电源开始进行大规模的更新换代，从传统的铁磁稳压电源更换为现代的晶闸管稳压电源，在逐步应用于办公室自动化设备中。至90年代我国又研制出了一种新型的专用开关电源，专门保障特殊领域的电源之用，如卫星运行过程中的开关电源及远程导弹系统中的开关电源等。多年来，虽然我国在开关电源的应用方面已经取得了很大的进步，但相比发达国家已较成熟的开关电源技术，我国在集成度和使用方法上仍存在较大不足，还应加强开关电源的研究与应用。

3 开关电源的数字控制技术

近年来，随着数字信号处理器及编程逻辑器等技术的快速发展，数字控制技术在诸多电力电子领域取得了广泛的应用，这些控制领域的计算和监控任务是非常复杂的，难以用模拟控制的方法完成较好的控制性能，因此产生了数字控制的要求。

随着DSP等电子器件的小型化及高速化发展，开关电源的控制也正朝着数字化的方向发展，数字化增强了开关电源控制部分的智能化水平，为实现动态远距离监测奠定了基础。在开关电源的市场中，标准电源的份额正在逐步扩大，但同时由于电源的使用是因系统不同而不同的，因此其对某种特制电源的需求是非常强烈的，数字化控制电源汇集了标准电源及特征电源的优点。

然而，当前开关电源的数字化控制还停留自半数字化阶段，对于控制器中技术难度最高的功率控制部分是现阶段还难以解决数字化控制，这也是当前学术界研究的重点内容之一。数字化控制技术是否能在开关电源中得到推广性的应用，主要取决于复杂控制的算法能否实现及能否满足较高的动态性能和指标等，这将是开关电源实现数字化控制所面临的核心问题。

通过数字化控制能够提高系统的灵活性，提高通信界面及抗干扰的能力，但在要求较高的开关电源中，控制精度、控制延迟及电流检测等因素是急需要解决的问题，在保护与监控电路、及系统的通信等方面都已实现了数字化，同时数字化也可以取代模拟电路来完成电源的启动动能，通过特定的界面实现系统的通讯与显示功能。随着越来越多的数字控制技术应用于电源的管理，开关电源的数字化技术必将得到广泛的应用，数字化控制技术是开关电源控制模式的发展方向，业界十分看好开关电源数字化发展前景。

4 电流型控制模式

开关电源的另类主要控制模式就是电流型开关电源控制，其与数字化控制模式相比具有以下几个方面的优点。

（1）具有较高的电压调整率，其调整过程与线性稳压电源类似，输入电压稍微变化即可反映电感电流的变化，不经过任何误差的放大就可完成脉冲比较进而输出脉冲宽度，这实际上是起到了前馈的控制作用。

（2）具有较好的回路稳定性能和负载响应性能。由于在电感中其电流脉冲的幅值是与输出电流的平均值相关的，因此电流型控制模式能较好地发挥电感的作用。

（3）具有逐个检测脉冲幅值的功能，简化了过载保护和短路功能，提高了工作的可靠性。且由于电流型控制模式控制内环是采用电感电流峰值检测技术的，因此可以灵敏地发现变压器或者开关管中的电流值，避免了过载和短路对变压器及开关管的影响。

（4）降低高频功率开关变换电路的功率损耗，提高开关电源的效率。由于功率开关管在开通和关断时有一定的功率损耗，但对电流控制型来说，因内环电流参加控制，使其较电压控制型这种单环控制更快速、准确。

（5）具有良好的并联运行能力。由于电流控制型的内环如同一个良好的受控电流放大器，所以使采用电流控制型的变换器可方便地并联工作，而不其它均流措施。

5 结语

开关电源的发展趋势是高频化和微型化，实现这一目标的主要手段是提高开关电源的控制频率，数字化控制技术作为解决该项问题的核心技术，具有广阔的应用前景，同时应结合电流控制模式的优点，实现开关电源的全数字化控制。

参考文献