关于现代计算机控制系统的方向

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摘 要:本文选取相互结合计算机与自动控制理论的角度进行分析,对于现代计算机控制系统的发展历史进行概括,并且概括所涉及到的关键技术与发展趋势,从而探究现代计算机控制系统的发展方向.

关 键 词:现代;计算机;控制系统;发展方向;趋势

中图分类号:TP301

1当前计算机控制系统发展概况

从定义上来看,所谓的计算机控制系统则是有效的结合计算机技术和控制理论所得到的产物,而这一过程处于不断的演变发展当中,也就是从简单的计算机控制系统逐步往多级分布式计算机控制系统进行过渡.从时间上来看,当结束二战之后,有两件有着深远影响的大事在科学技术领域发生,其中的一件就是出现第一台电子计算机,第二件就是建立起景点控制理论,有效联合起新型与控制,发展计算机控制系统与发展控制论两者之间存在着息息相关的关系.通过对发展的计算机的硬件进行分析,已经有着四展历程,当前已经迈入第五代,而从处理方式进行分析,也经历着批量处理、分时处理、分布式处理这三个阶段,而如今已经迈入到“稠密处理”的新阶段.而在发展的网络通信技术的背景下,将计算机连成网络,做到高度共享资源的实现,使得在整个网络当中的所有计算机软硬件资源所具备的潜力充分发挥,处理极大数量的信息.而在这一过程当中,控制理论也相应的经历着经典控制理论、现代控制理论、大理论这三代变化,而且整个控制理论依然处于持续不断的发展过程当中,如今已经正在孕育着新的一代控制理论.计算机控制系统这是有效结合计算机技术和控制理论,其发展虽然存在着一定的关系与控制理论与计算机技术,可是这首要的是出于现代大型工业自动化生产发展的客观需要所决定,从阶段上来看,计算机控制系统主要可以划分为四大阶段:计算机控制的开创阶段,从时间上是1955至1962年;直接数字控制阶段,从时间上是1962至1967年;小型计算机控制阶段,从时间上是1967至1972年.在这一阶段当中出现各种类型的小型计算机进行工业控制;微型计算机控制阶段,从时间上1972年到现在,所采用的则是借助于微型计算机从而能够做到大量的各种专用控制器、集散控制系统与分级递阶控制系统制造出来.


2计算机控制系统所涉及的各项关键性技术

2.1控制系统组成与特点

通常来说,所谓的计算机控制系统则是通过对数字计算机的利用来相应对于控制系统当中的控制器任务承担,而且对工业生产过程以及工艺装备、机电设备实施控制与测量的计算机系统直接参与.从组成来看,计算机控制系统和模拟控制系统存在着一定程度的相似性,其中包含着控制器、控制对象、测量装置、执行机构等,可是受到数字计算机所具备的工作特点的影响,为做到让计算机对于系统的模拟信号接收,而且在这一过程当中按照要求输出连续的模拟信号,所采取的做法就是在整个计算机系统当中还应该包含着D/A转换器与A/D转换器.计算机控制系统则是有效的结合自动控制理论与计算机技术,通过与模拟硬件所构成的系统进行比较,这一系统主要具备以下主要特点:

一是从程序控制上来看,不管是实现哪种控制规律都能够做到程序化,改变控制规律从本质上来看也只是改变程序;二是从数字控制上来看,通过我们的研究发现,绝大多数的计算机输出与输入信息都是属于数字信息,而整个计算机控制系统则是保持、量化、采样等变化在被控对象;三是从实时控制上来看,这也就是说计算机的信息处理的整个过程必须适应控制过程;四是从综合控制上来看,这也就是将计算机当成中心以便做到自适应、多工具、多回路、变参数、多对象、多变量的综合控制得以实现.

2.2控制系统所涉及的关键技术分析

通过对计算机控制系统所包含的内容所做的分析发现,其中所包含的内容主要有:硬件设备、执行机构、软件设备、检测仪表、传感器等.有鉴于此,整个系统就涉及到多方面的技术,从具体上来看,那么所包含的技术主要体现在以下几方面:

一是嵌入式计算机极其产品:智能控制器、微控制器技术、单片机智能部件、微处理器、嵌入式计算机及其板卡;二是实时控制软件技术:典型控制系统应用软件、实施控制软件编程、实时分布式数据库管理软件、先进控制软件、组态软件、实时操作系统;三是控制系统仿真模拟你技术:数据模型混合方针软件、数字仿真、控制系统仿真模拟方法;四是现场总线技术及时控制网络集成:企业网络集成技术与现场智能设备互联通信网络;五是综合自动化系统集成技术:CIPS、CIMS应用系统集成、网络集成、软件集成、信息集成;六是先进控制技术:专家系统的应用、神经元网络、自校正控制、最优化控制、现代控制理论、人工智能、在线优化、预测控制、先进控制算法编制控制软件.

3计算机控制系统的发展趋势分析

一是网络化的控制系统.通常来说,在当前快速发展的网络技术以及计算机技术的背景下,在控制系统当中如今越来越广泛的应用各种层次的计算机网络,从规模上来看,计算机网络也逐渐呈现出扩大的趋势,这就使得基于传统意义上的回路控制系统所具备的特点有着根本性的变化在系统网络化过程当中,从而做到网络化的控制系统的逐步最终实现.由于产生现场级网络技术,而且成功应用这一技术,从而对于这种局面做出改变.这就使得把所有的网络接口逐步向各自仪表单元进行转移,以便使得这些仪表单元当中能够有着直接的通讯功能.而在新发展的网络技术背景下,从而能够做到将网络向控制系统的末端予以延伸,而且针对原先所具备的控制系统的网络结构的结合,从而能够实现完成最基本控制任务的底层到完成优化调度工作的最高处的网络优化连接.所包含的各种仪表单元则是做到对网络当中的最小实现的控制,所具备的网络化要想实现则必须立足于对于这些仪表单元数字化的基础之上,换句话说,这也就是数字化原先的仪表单元之后,相应的在此基础上对于网络通讯专用单元增加,从而做到现场总线系统的构成.所开发的计算机控制系统做到网络化的背景下,也就是在整个现场总线控制系统当中,实现具体控制作用这就有效突破传统意义上的控制系统的局限,而是在整个系统当中的各个仪表单元能够做到对于各自工作的单独完成,在此基础上,借助于网络做到交换与组织在相互之间的信息实现,而且相互之间协同工作,这一使得所预定的控制任务的做到最终实现.

二是扁平化的控制系统.由于在传统的分布式与集散式的计算机控制系统当中,按照实际的网络结构与完成的不同功能,将网络当成界限把整个网络划分成为多个层次,计算机将各层网络进行连接,可是受到相互独立的网络层的影响,在交换与传递信息的过程当中,受到连接计算机的局限,属于交换、传递信息的阻碍,而且在这一过程当中,从自身所具备的封闭性的数据结构与网络的影响,这就使得分布式与集散式的控制系统有着比较差的交互性在不同厂家产品之间出现.而在逐步发展的企业网络技术背景下,极大的提高网络连接规模与通讯能力,这就导致交换与传输数据在之前分布式的网络环境当中特别难实现,可是如今基于贯彻的网络环境当中轻松实现,特别是在工业控制系统当中出现的现场级网络技术,这样就会有着网络化的现场级仪表与设备单元,这就能够做到借助网络相互连接控制系统的底层.

总而言之,在逐步发展的人工智能计算机与多媒体计算机的背景下,在先进的计算机控制系统实现过程当中借助于对智能控制技术与应用控制理论的作用,这肯定对工业自动化系统水平的提高与科学技术的进步推动必然发挥作用.

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