1.2 机电系统计算机控制的概念及组成

随着计算机和微电子技术的迅速发展，数字计算机不仅用于单个控制回路的调节器或控制器中，代替常规的模拟调节器或控制器，而且还经常被用于高度现代化的工业生产控制系统中。可以这样说，目前所有的控制系统都是基于计算机控制来实现的，而所有开发的控制系统都是以计算机控制为基础的，其发展方向是“智能”和“柔性”。“智能”和“柔性”就是不改变系统的硬件，而能根据客观的情况灵活地完成要求的多种功能，这正是计算机的特长。

机电系统计算机控制是指机电系统、被控现象（或过程）、信息获取和处理（测量技术）、计算机接口等部分，在数字计算机的支持下，以系统的性能指标为准则，用计算机系统集成的观点进行有效组合而形成的计算机控制系统。机电系统计算机控制系统的基本物理结构如图1.2所示，它又称为直接数字控制系统（DDC）。

图1.2 机电系统计算机控制组织的基本物理结构

图中传感器检测与机械状态有关的物理量相同，它的输出必须转换为电信号。机械状态的物理量是指位置、速度、加速度、力和力矩等，到底检测什么物理量视系统的要求而定。

执行器是对机械作用的工作部分，主要产生力学运动，由此改变机械状态。执行器按动力源可分为电气式、液压式、气动式及其他方式。在电气执行器中，一般有伺服电机、步进电机、电磁线圈等。

线性信号处理包括线性连续时间信号放大及滤波等。A/D称为模拟/数字转换器，它包括采样保持和量化，其输出为数字形式，何时采样由计算机控制。D/A称为数字/模拟转换器，它是将数字信号转换成模拟信号形成控制量。外部设备包括显示器和打印机等，监控台主要包括监视、控制按钮和指示灯等，被控对象是机械机构或过程。

有计算机参加的控制系统称为计算机控制系统，有时又称为数字控制系统，这是计算机在控制系统中的在线应用。计算机还可以帮助工程设计人员对控制系统进行分析、设计、仿真和建模等工作，这方面的内容称为计算机辅助设计或控制系统CAD，这是计算机在控制系统方面的离线应用。