1.1 什么是计算机控制在线视频

在学习之前呢

我们先来讨论一下

什么是计算机控制

“控制”这个词是我们比较熟悉

也是经常使用的一个词

但是，如果要给出一个严格的定义

每个人可能会给出不一样的答案

为了避免在后期的讨论当中出现歧义

我们在这里

对“控制”的定义做一下统一

歧义 我们在这里呢对控制定义做一下统一

认为

它是人们为了实现一个预期的目标

对特定对象

所进行的一种行为改善

按照这个定义

控制就是一个信息处理过程

它本身可以分为三个阶段

第一个阶段是信息测量阶段

主要任务是利用一些技术手段

定量地获取特定对象的行为信息

为后面的信息处理打下基础

第二阶段的是一个信息运算阶段

在这个阶段

我们会把测量到的对象行为信息

和预期的行为做一个比较

利用预先确定好的对象行为模型

根据比较结果

做出我们的决策

也就是

让对象符合预期动作所需要进行的行为改善

第三阶段是信息施效阶段

主要任务是把决策转换成一种能量

作用在对象上

让对象的行为发生符合预期的改善

这三个阶段当中

最主要的是第二个阶段

信息计算阶段

在这个阶段所进行的比较决策运算

是控制的主要内容

称为“反馈”

也是控制的核心

反馈运算如果是通过自动装置完成

不需要人为干预

就构成一个自动控制

进行自动控制的反馈装置

可以是机械装置

比如说这个水钟

它是利用等时性原理实现计时的

关键是出水管的水流速保持恒定

为此

需要上水箱的液位

保持在一个固定的高度上

为了满足这个要求

我们采用浮子作为反馈运算装置

浮子的重力

代表了我们需要保持的液位高度

浮子的浮力

反映了水箱当中实际的液位高度

这两者的运算

通过浮子本身受到的力平衡来进行

根据力平衡的结果

浮子的位置会发生改变

上浮或者是下沉

从而使得

水箱里面

入水管进入的水流速发生变化

进而

保证水箱里面水位的恒定

这个过程

可以用一个方框图来表示

方框图里面

每一个方框

代表一个相对独立的功能

与它相连接的箭头

代表的

就是它接收或者是发出的

一种行为信息

也就是这个系统的输入

或者是输出

我们注意到箭头都带有方向

这个方向

就反映了信息的流向

有向箭头构成的一个回路

就是信息流

它的方向

就反映了系统行为的因果关系

需要注意的是

这个信息流反映的

只是信息流动的一个因果关系

是信息在系统内部传输的一个过程

它和实际的物质流不完全一致

比如我们这个例子里面

水流的方向

和

液位信息流动的方向

就是不一样的

同样的

方框图里面

每一个方框反映的

只是一个相对独立的信息计算过程

和实际的物理装置

不完全对应

如果反馈运算是通过电子电路完成

就构成模拟的控制系统

像这个电路

是一个储水箱的液位控制电路

它的作用

和前面水钟浮子的作用是完全一样的

也是实现水箱里面恒定液位的控制

但是在这里

水箱液位的信息

是通过电容传感器来测量

需要保持的液位高度

是保留在惠斯顿电桥的桥臂电阻上

实际的液位信息

和预期液位信息

就是我们控制目标

的比较

是通过惠斯顿电桥来完成

比较结果呢

通过继电器控制的阀门

作用在水箱上

这个控制过程

如果表示成方框图的话

结构和前面那个

水钟的结构是一样的

但是呢

每一个框所对应的物理装置

不完全相同

在现代化的生产当中

随着被控对象越来越复杂

控制要求越来越高

大部分的控制都是用计算机来进行

对于这种用计算机进行反馈运算的控制过程

为了强调计算机在其中起到的重要作用

我们专门的给它一个名词

叫做计算机控制

它的方框图

和前面采用机械装置

或者是模拟电子装置

实现的控制是完全一样的

我们把这三个不同的实现方法并排放在一起

可以看出

虽然实现反馈运算的具体结构、装置是不一样

但是它们的信息流是一样的

信息处理过程是一样

它们的信息处理本质没有变化