淺析計算機控制技術(shù)

摘 要：計算機控制技術(shù)是計算機技術(shù)與自動控制技術(shù)相融合而產(chǎn)生的一門新興學(xué)科，是隨著計算機技術(shù)與自動控制技術(shù)的發(fā)展而逐漸發(fā)展起來的。自動控制技術(shù)曾應(yīng)用于人們生產(chǎn)、生活的各個領(lǐng)域，但由于其對控制品質(zhì)的要求越來越嚴格，致使簡單的控制理論有時無法滿足復(fù)雜的控制需求。而計算機技術(shù)的應(yīng)用則促進了計算機控制技術(shù)的發(fā)展，先進的計算機技術(shù)控制理論和計算機技術(shù)的完美融合，推動計算機控制技術(shù)向更高的領(lǐng)域發(fā)展。

關(guān)鍵詞：計算機控制技術(shù) 概述 特點 應(yīng)用方式 發(fā)展方向

中圖分類號：TP37 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）11-0-01

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，人們更多的利用計算機來實現(xiàn)對各領(lǐng)域的控制。計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、CRT顯示技術(shù)、檢測與傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)的高速發(fā)展以及通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，為計算機控制技術(shù)的發(fā)展帶來了巨大的推動力。本文將就計算機控制技術(shù)的概述、特點、應(yīng)用方式、發(fā)展方向這幾個方面做出論述。

一、計算機控制技術(shù)之概述

以計算機應(yīng)用技術(shù)、自動控制技術(shù)和電子技術(shù)作為基礎(chǔ)的計算機控制技術(shù)，在實現(xiàn)自動化的生產(chǎn)過程、精密化的生產(chǎn)技術(shù)、信息化的生產(chǎn)設(shè)備及最佳化的機電控制系統(tǒng)的過程中，把計算機控制技術(shù)作為核心，并充分綜合利用了可編程控制技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、單片機技術(shù)。由此可見，一個完整的計算機控制系統(tǒng)應(yīng)由被控對象、主機、外圍設(shè)備、外部設(shè)備、軟件系統(tǒng)和自動化儀表幾個部分組成，硬件和軟件均是組成計算機控制系統(tǒng)的最重要的兩大組成部分。而計算機控制系統(tǒng)的控制過程則由實時數(shù)據(jù)采集、實時控制決策及實時控制三個方面來實現(xiàn)控制。[1]

二、計算機控制系統(tǒng)的特點

1.從結(jié)構(gòu)維度分析，數(shù)字計算機才是計算機控制系統(tǒng)執(zhí)行控制功能的核心部件，執(zhí)行機構(gòu)和測量裝置等是其常用的模擬部件。由此可見，計算機控制系統(tǒng)是數(shù)字部件和模擬部件的混合系統(tǒng)。

2.從信號形式分析，計算機控制系統(tǒng)中除了有連續(xù)模擬信號之外，離散數(shù)字和離散模擬等信號形式也是其常用的信號形式。

3.從控制系統(tǒng)的本質(zhì)分析，計算機控制系統(tǒng)與連續(xù)控制系統(tǒng)在本質(zhì)上有很多不同之處，主要是由于計算機控制系統(tǒng)中除了連續(xù)信號外，還有數(shù)字信號，因而需采用專門的理論來對它進行分析和設(shè)計。

4.從靈活性和適應(yīng)性分析，在計算機控制系統(tǒng)中，如果想修改一個控制規(guī)律，僅僅修改軟件即可，降低了對復(fù)雜的控制規(guī)律和控制方案進行在線修改的難度，從而使控制系統(tǒng)呈現(xiàn)出靈活性和適應(yīng)性的特征。

5.在計算機控制系統(tǒng)中，高速的運算能力是計算機的特性，因而控制計算機可以采用分時控制的方式達到同時控制多個回路的目的。

6.采用計算機控制，有助于實現(xiàn)管理與控制的一體化，推動企業(yè)的自動化向更高層次發(fā)展。

三、計算機控制系統(tǒng)的應(yīng)用方式

計算機控制系統(tǒng)所使用的形式與被它控制的生產(chǎn)過程的復(fù)雜程度緊密相關(guān)，不同的要求和不同的被控對象，是有不同的控制方案的。計算機控制系統(tǒng)可分為以下幾種典型的形式：操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)；直接數(shù)字控制系統(tǒng)；分散控制系統(tǒng)；監(jiān)督控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。

1.操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)十分簡單，安全性和靈活性是其最主要的特征。但由于需要人工操作，除了在速度上受到限制，也有不能同時控制多個對象的不足之處。

2.直接數(shù)字控制系統(tǒng)，是生產(chǎn)過程的底層最常應(yīng)用的控制系統(tǒng)。計算機通過采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)做參數(shù)，按一定控制規(guī)律的控制算法運算后向生產(chǎn)過程輸出控制信號，可以直接參與對過程參數(shù)DAS系統(tǒng)的監(jiān)視功能。這種控制方案由軟件進行控制，因此便于修改，靈活性、方便性較強。

3.將計算機技術(shù)、控制技術(shù)、顯示技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合起來的新型計算機控制系統(tǒng)就是分散控制系統(tǒng)。它通過計算機網(wǎng)絡(luò)將分散在不同地方，執(zhí)行不同功能的計算機連接起來，按照總體配置、集中管理、信息共享，分散控制、各司其職的原則，形成高可靠性、高性能的計算機控制系統(tǒng)。

4.監(jiān)督控制作為一個分機的控制系統(tǒng)，上級的監(jiān)督計算機通過采集反映工況的參數(shù)，可以計算出當(dāng)時情況下的最佳方式，提供給下級從而實現(xiàn)對過程的控制。

5.將現(xiàn)場智能儀表與自動化系統(tǒng)現(xiàn)場控制裝置互連的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)就被稱為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。現(xiàn)場總線是連接工業(yè)工程現(xiàn)場儀表和控制系統(tǒng)之間的通信網(wǎng)絡(luò)，同現(xiàn)場儀表聯(lián)用并和控制系統(tǒng)組成現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。

五、計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展方向

1.集散控制系統(tǒng)廣受青睞，發(fā)展前景樂觀?，F(xiàn)如今，集散控制系統(tǒng)技術(shù)因其逐步完善而成為被廣泛使用的主流系統(tǒng)。

2.可編程序控制器的發(fā)展。隨著計算機技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，PLC的功能已經(jīng)遠超出了邏輯運算、順序控制的范圍，更為高檔的PLC還能進行數(shù)學(xué)計算、數(shù)據(jù)處理、PID運算、故障自診斷、聯(lián)網(wǎng)通信等。

3.計算機集成制造系統(tǒng)的發(fā)展。計算機集成制造系統(tǒng)是在制造技術(shù)、信息技術(shù)和自動化技術(shù)基礎(chǔ)上，通過計算機軟件，將制造工廠所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)以及所需要使用的分散的自動化系統(tǒng)有機地集成起來，從而實現(xiàn)品種多、中小批量生產(chǎn)的高效益、高柔性的智能制造系統(tǒng)。

4.低成本自動化的發(fā)展。隨著計算機向高速度、大容量的方向發(fā)展，各產(chǎn)品功能逐步趨于完善，但與之相反的是成品卻越來越低。

5.智能控制系統(tǒng)的發(fā)展。目前為止，智能控制還沒有統(tǒng)一的定義，所謂智能控制系統(tǒng)就是為實現(xiàn)某個目標(biāo)而驅(qū)動自主智能機器并且無需操作人員干預(yù)的自動控制系統(tǒng)。智能控制的理論基礎(chǔ)是控制論、人工智能、系統(tǒng)學(xué)和運籌學(xué)等學(xué)科。

六、結(jié)語

計算機控制技術(shù)的不斷發(fā)展為社會的發(fā)展提供了巨大的推動力。我們可以預(yù)見，通過各大學(xué)者與技術(shù)人員的不懈努力，今后我國會在計算機控制方面取得更多的進展和出人意料的成果。

參考文獻

[1]許勇 《計算機控制技術(shù)》[M] 機械工業(yè)出版社 2008

作者簡介：李子華，男，（2000.7-），漢族，北京市人，高中學(xué)歷，研究方向：計算機方向。endprint