1.2 機(jī)電系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制的概念及組成

隨著計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字計(jì)算機(jī)不僅用于單個(gè)控制回路的調(diào)節(jié)器或控制器中，代替常規(guī)的模擬調(diào)節(jié)器或控制器，而且還經(jīng)常被用于高度現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)中?？梢赃@樣說，目前所有的控制系統(tǒng)都是基于計(jì)算機(jī)控制來實(shí)現(xiàn)的，而所有開發(fā)的控制系統(tǒng)都是以計(jì)算機(jī)控制為基礎(chǔ)的，其發(fā)展方向是“智能”和“柔性”?！爸悄堋焙汀叭嵝浴本褪遣桓淖兿到y(tǒng)的硬件，而能根據(jù)客觀的情況靈活地完成要求的多種功能，這正是計(jì)算機(jī)的特長。

機(jī)電系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制是指機(jī)電系統(tǒng)、被控現(xiàn)象（或過程）、信息獲取和處理（測量技術(shù)）、計(jì)算機(jī)接口等部分，在數(shù)字計(jì)算機(jī)的支持下，以系統(tǒng)的性能指標(biāo)為準(zhǔn)則，用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成的觀點(diǎn)進(jìn)行有效組合而形成的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。機(jī)電系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本物理結(jié)構(gòu)如圖1.2所示，它又稱為直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）。

圖1.2 機(jī)電系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制組織的基本物理結(jié)構(gòu)

圖中傳感器檢測與機(jī)械狀態(tài)有關(guān)的物理量相同，它的輸出必須轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。機(jī)械狀態(tài)的物理量是指位置、速度、加速度、力和力矩等，到底檢測什么物理量視系統(tǒng)的要求而定。

執(zhí)行器是對(duì)機(jī)械作用的工作部分，主要產(chǎn)生力學(xué)運(yùn)動(dòng)，由此改變機(jī)械狀態(tài)。執(zhí)行器按動(dòng)力源可分為電氣式、液壓式、氣動(dòng)式及其他方式。在電氣執(zhí)行器中，一般有伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、電磁線圈等。

線性信號(hào)處理包括線性連續(xù)時(shí)間信號(hào)放大及濾波等。A/D稱為模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，它包括采樣保持和量化，其輸出為數(shù)字形式，何時(shí)采樣由計(jì)算機(jī)控制。D/A稱為數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，它是將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)形成控制量。外部設(shè)備包括顯示器和打印機(jī)等，監(jiān)控臺(tái)主要包括監(jiān)視、控制按鈕和指示燈等，被控對(duì)象是機(jī)械機(jī)構(gòu)或過程。

有計(jì)算機(jī)參加的控制系統(tǒng)稱為計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，有時(shí)又稱為數(shù)字控制系統(tǒng)，這是計(jì)算機(jī)在控制系統(tǒng)中的在線應(yīng)用。計(jì)算機(jī)還可以幫助工程設(shè)計(jì)人員對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)、仿真和建模等工作，這方面的內(nèi)容稱為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)或控制系統(tǒng)CAD，這是計(jì)算機(jī)在控制系統(tǒng)方面的離線應(yīng)用。