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【摘 要】在工程和科学领域,自动控制担负着重要的角色.自动控制理论和技术的不断发展,为人们提供了获得动态系统最佳性能的方法,提高了生产效率,并使人们从繁重的体力劳动和大量重复性的手工操作中解放出来,本文讨论了计算机控制系统在工业控制上的应用及其发展趋势,加深了对计算机控制系统的理解.
【关 键 词】计算机控制系统,自动控制,发展趋势
一、计算机控制系统的工作原理
随着科学技术的进步,人们越来越多地用计算机来实现控制系统,因此,充分理解计算机控制系统是十分重要的.我们可以把计算机控制系统看作是模拟控制系统的一种近似,但这种看法是相当贫乏的,因为它没有充分发挥计算机控制的潜力,最多只能获得与采用模拟控制时一样的控制效果.
计算机控制系统就是利用计算机（通常称为工业控制计算机,简称工业控制机）来实现生产过程自动控制的系统.在计算机控制系统中,由于工业控制机的输入和输出是数字信号,因此需要有A/D和D/A转换器.因此,从本质上看,计算机控制系统的工作原理可以归纳为3个步骤：
①实时数据采集
②实时控制决策
③实时控制输出
以上过程不断重复,使得整个系统按照一定的品质指标进行工作,并对被控量和设备本身的异常现象即使做出处理
二、计算机控制系统的组成
计算机控制系统由计算机（工业控制机）和生产过程两大部分组成.工业控制机指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机,它包括硬件和软件两个组成部分.生产过程包括被控对象和测量变送、执行机构、电气开关等装置,这些装置都有各种类型的标准产品,在设计计算机控制系统时,根据需要合理地选型即可.
三、计算机控制系统的发展概况
1.开创时期（1955-1962）
早期的计算机使用电子管,体积庞大,价格昂贵,可靠性差,只能从事一些操作指导和设定值控制.
2.直接数字控制时期（1962-1967）
在这个时期,就是那件直接控制过程变量,完全取代了原来的模拟控制,因而称这样的控制为直接数字控制（DDC）.
3.小型计算机时期（1967-1972）
20世纪60年代,计算机技术有了很大的发展,主要特点是它的体积更小,速度更快,工作可靠,价格更便宜.这使得计算机控制系统不再是大型企业的工程项目,对于较小的工程问题也能利用计算机来控制.
4.微型计算机时期（1972年至今）
由于微电子学出现了超大规模集成电路技术而获得急剧发展,出现了各种类型的计算机和计算机控制系统.采用微型计算机,已经制造出大量的分级递阶控制系统、分散型控制系统、专用控制器等,对工业的发展起到了巨大的作用.
与计算机硬件相比,计算机软件的发展则要慢的多,今后的发展是采用更加高级的语言以及使用一些先进的控制算法.
四、计算机控制系统的发展趋势
1.推广应用成熟的先进技术
（1）普及应用可编程控制器（PLC）
近年来,由于开发了具有智能I/O模块的PLC,它可以将顺序控制和过程控制结合起来,实现对生产过程的控制,并具有高可靠性.
（2）广泛使用智能调节器
智能调节器是一种数字化的过程控制仪表,以微处理器或单片微型计算机为核心,具有数据通信功能,能完成生产过程1～4个回路直接数字控制任务,在DCS的分散过程控制级中得到了广泛的应用.
（3）采用新型的DCS和FCS
发展以现场总线技术等先进网络通信技术为基础的DCS和FCS控制结构,并采用先进的控制策略,向低成本综合自动化系统的方向发展,实现计算机集成制造/过程系统（CIMS/CIPS）.
2.大力研究和发展先进的控制技术
先进过程控制技术以多变量解耦、推断控制和估计、多变量约束控制、各种预测控制、人工神经元网络控制和估计等技术为代表.构建各种控制算法的先进控制软件包,形成工程化软件产品,也是先进控制技术发展的一个重要研究方向.
3.计算机控制系统的发展趋势
（1）控制系统的网络化
随着计算机技术和网络技术的迅猛发展,各种层次的计算机网络在控制系统中的应用越来越广泛,规模也越来越大,从而使传统意义上的回路控制系统所具有的特点在系统网络化过程中发生了根本变化,并最终逐步实现了控制系统的网络化
（2）控制系统的扁平化
现场网络的连接能力逐步提高,是的现场网络能够接入更多的设备.新一代计算机控制系统的结构发生了明显变化,逐步形成两层网络的系统结构,简化了系统的结构和层次.
（3）控制系统的智能化
人工智能的出现和发展,促进自动控制向更高的层次发展,即智能控制.随着多媒体计算机和人工智能计算机的发展,应用自动控制理论和智能控制技术来实现先进的计算机控制系统,将推动科学技术的进步和工业自动化系统的水平.
（4）控制系统的综合化
现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术的发展、综合自动化技术广泛的应用到工业过程,为工业生产带来更大的经济效益.