北方自动控制技术研究所 山西太原 030006
摘要：当前阶段，自动控制系统以其自身所具备的诸多优点，在各个领域中得到越来越广泛的应用。为使系统的自动控制功能得以最大限度地发挥，应当对控制信号进行有效处理。基于此，本文从自动控制系统的构成分析入手，论述了系统控制信号的处理方式。期望通过本文的研究能够对提高系统的自动控制效果有所帮助。
关键词：系统自动控制；信号处理方式；研究
引言
科学技术的进步催生了电气自动控制系统的广泛应用，而电气自动控制系统的应用于发展又促进了科技的日益发达。当前，电气自动控制系统已经渗透到了生产生活的各个领域，其所发挥的作用也越来越重要。因此，十分有必要加深对电气自动控制系统和信号处理的了解与认识。
1电气自动控制系统的内涵
所谓电气自动控制系统，是指为了实现特定控制目标，在无人直接参与其中的情况下，通过检测仪表及其他控制设备装置完成对机器或某一过程的控制。控制器和控制对象共同组成了电气自动控制系统，前者主要为起到控制作用的全套自动化设备与仪表；后者则为被控制的机器设备或过程。同时，二者之间具有对应性的变化规律，即系统的输入和系统的输出。在控制过程中，需要用于控制的参数（被控参数），即各种相关的控制数据。
电气自动控制系统在性能上主要包括两个方面：一个性能要求是跟随输入，主要是指电气自动控制系统输出参量的变化应随系统的输入参量而发生，并以其为依据。另一个性能要求即抗干扰，这主要是因为在电气自动控制的过程中，外界因素所带来的影响是不可避免的，因此，为了能够实现控制系统在数据输出上的准确性，必须确保其具备一定的抗干扰能力。
电气自动控制系统可以分为不同的种类，具体见表1.1：
表1.1电气自动控制系统的分类
2电气自动控制系统的功能
电气自动控制系统的应用领域越来越广泛，应用程度越来越深入，这与其所具备的强大功能是分不开的。具体而言，电气自动控制系统主要具有以下几个方面的功能：
一是具有保护功能。与其他设备不同，由于电流或电压优势并不是呈现完全稳定的状态，电气设备的运营有时会超负荷、有时又会低于最低限度。因此，电气设备在运行的过程中经常会发生无法预知的状况和故障，而由于人员安排与工作量等多方因素的存在，在客观上要求电气自动控制系统的设计必须能够检测出所出现的故障，并且系统能够在故障发生时及时做出应对，最大程度的保护设备和线路安全，确保整个系统能够安全运转、继续工作。
二是具有自动控制功能。在电气自动控制系统中，自动控制技术是必不可少的。当整个运转平台有故障发生时，系统不仅要检测出并警报故障，还要对故障进行紧急应对，以保证全套自动系统及设备的安全。因此，自动控制功能不但能够有效保障设备和人员的安全，还能够提高生产效率。
三是具有测量功能。电气自动控制系统的测量功能，能够实现对设备运行期间各指标与数据的检测，并能进行修正，一方面使测量与检测变得更为快捷，另一方面也保障了生产的正常运行。
四是具有监测控制功能。现阶段，几乎所有的电气自动控制系统均配置了监测控制功能，其目的就在于更好的监管生产过程。当系统在工作时段出现异常时，检测系统便会对外发出警报，提醒现场作业人员及时撤离，以保障工人的生命安全。
五是具有智能化功能。目前，以太网被广泛应用于自动化系统中，已经积累了丰富的实践经验，也正因为如此，智能化的电气设备发展势头正劲。由于智能化技术在安全性、稳定性和可靠性等方面的突出优势，使电气自动控制系统能够在无人直接操作只靠计算机即可实现良好的控制效果。
3系统控制信号的处理方式
目前，可用于系统控制信号处理的方法相对较多，较具典型性和代表性的有小波变换、傅里叶变换和数字滤波器等。下面分别对这几种信号处理方式进行分析。
3.1小波变换技术
小波变换简称WT，这是一种全新的变换分析方法，其可以提供一个随频率改变的窗口，这个窗口中包含时间和频率两个基本要素，在信号时频分析和处理中，小波变换的效果较为理想。该技术具有如下特点：可对时间频率的局部化问题进行分析，能细分高频处的时间和低频处的频率。在改进数字信号处理技术时，可采用小波变换技术处理相关数据，该技术具备技术先进、处理效率高的特点，拥有良好的应用前景。随着小波变换技术的发展，该技术已经被应用于故障诊断、预测控制、机器人控制、软测量技术等领域，实现了对数据变换的高效处理。
3.2快速傅立叶变换技术
快速傅里叶变换技术（FFT）是对离散傅里叶（DFT）变换进行计算机计算的一种快速计算方法。利用FFT可大幅度减少计算机计算DFT所需的乘法次数，尤其在被变换的抽样点数越多的情况下，采用FFT节省计算量的效果越明显。FFT将原始的N点序列分解成短序列，并利用DFT计算式中具有对称性质和周期性质的指数因子，计算相应短序列中的DFT，对DFT进行组合排列。FFT可剔除重复计算，简化计算结果，减少乘法运算量。
3.3数字滤波器
数字滤波器是一种将输入离散时间信号按照预定算法转换为输出离散时间信号的系统装置。在模拟信号处理中，应用数据滤波器需要先对输入模拟信号进行限带，再抽样，最后进行模数转换。在输入信号抽样时，要按照奈奎斯特抽样定理，根据信号的数字频率进行抽样，避免产生信号频谱重叠。数字滤波器输入的数字信号频率响应具备周期重复的特点，为了得到模拟信号，必须对输入的数字信号进行模数转换。由于数字滤波器具备可程控、可靠性和精度高的优点，所以当前已经被广泛应用于图像信号处理、语言信号处理、医学生物信号处理等领域。
4信号处理系统在电子信息工程中的实际应用
4.1信号处理
在应用中，系统操作平台包括微机单元和处理系统，科学联系计算机和通信端口，确保每一个模块表现出自身良好的性能。处理系统操作范围广泛，包含的操作模块比如转换、输出渠道、录入渠道、存储程序、处理信号和存储数据等，借助彼此之间的关系，形成良好的通信联系，凭借拥有的数字处理设备高效处置信号，并且有效传输经过处理的信号，向通道传递。由于系统结构优势，使操作更加便捷与快速，并且可以迅速对有关数字信息进行处置，明确显示信息，从而达到人们的应用要求。
4.2操作程序
应用系统可以全面分析数据，形成输入、输出数据，进一步达到处理分析不同数据的目标。利用信号处理系统，对单元模块工作运行发挥了辅助作用，达到共同处理数据的目标。在正常运行系统时，借助现存的输入渠道，科学捕捉外界传递的信号，并且向转換数据模块传递这部分信息，通过模块操作，科学进行数据转化，使其成为有一定应用价值的数字信息，通过相应操作，结合运行程序与数据存储模块，向系统传递科学处理的信息，系统也会联系实际状况，发出准确的命令，再一次向处理设备传递信息。这时，向转换模块传递信息，采取科学模拟方式，获得大量模拟信息，及时向被控对象传递，确保操作流程的科学性。
结论
综上所述，随着自动控制系统的应用领域不断扩宽，使得控制信号的处理成为用户关注的问题。为此，在自动控制系统的构建过程中，必须选取合理可行的信号处理方式，以此来确保系统自动控制功能的全面发挥。在未来一段时期，应当加大对信号处理技术的研究力度，除对现有的技术方法进行优化和完善之外，还应开发一些新的技术，从而使其能够更好地为自动控制系统的信号处理服务。
参考文献:
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[2]宋忠江，郭睿.浅析自动控制系统的理论性及发展现状[J].电子测试，2018（08）:119-121.
论文作者:刘春龙,董晓峰,晋超琼,陈瑞昱,赵阳
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/29
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