计算机控制系统发展历程

从20世纪50年代起，计算机开始应用于工业控制。在60年代，计算机控制进入实用和逐步普及的阶段，特别是60年代后期，由于小型计算机的出现，使计算机可靠性不断提高，成本逐年下降，计算机在生产过程中的应用得到了迅速的发展。70年代以来，高性能、低价格的微型计算机的大量推广，使得计算机控制进入了一个崭新的阶段。下面介绍计算机控制系统的一些发展趋势。

（1）新型计算机控制系统大量涌现

计算机控制正向深度发展，特别是向智能化方向发展，出现了许多新的控制方法。

1）最优控制

在生产过程中为了提高质量，增加产量，节约原材料和能源，要求生产管理及生产过程处于最佳工作状态。最优控制就是使生产过程获得最好经济效益的控制。最优控制比一般控制要复杂得多。随着控制理论的发展和各种高性能微型计算机的出现，最优控制系统已越来越多。

2）自适应控制

在最优控制系统中，当被控对象的参数、环境以及原材料的成分等发生变化时，就不再继续处于最佳状态，控制指标将明显下降。若系统本身能适应外界变化而自动改变控制规律（算法），使系统仍能处于最佳工作状况，便被称为自适应控制系统。自适应控制系统包括性能估计（辨识）、决策和修改三部分。自适应控制是微型计算机控制系统的发展方向。

3）模糊控制

经典控制理论在解决线性定常系统的控制问题方面十分有效。但是，对于那些存在大滞后、非线性等复杂工况的对象，或难以获得数学模型的工业系统，按照经典方法难以实现自动控制。为此，出现了一种仿照人的思维方法的模糊逻辑理论，将该理论应用于计算机控制系统，取得了良好的效果。目前模糊控制在国内外正得到越来越广泛的应用。

4）智能控制(www.xing528.com)

人工智能是利用计算机来模拟人的智能的学科。高性能计算机的主要目标是实现知识信息处理、延伸人类智能。人工智能的发展，促进了智能控制的发展。智能控制是高级自动化系统的一种控制方式，它具有以下两个特点：一是智能控制系统以知识为基础进行推理，用启发的方式来引导求解过程；二是对实际环境或过程进行决策或规划，采用符号信息处理、启发式程序设计、知识表示和自动推理与决策等相关技术，能够实现广义的问题求解。随着人工智能科学的发展、智能计算机的研制开发以及生物控制论的日臻完善，智能控制必将获得蓬勃的发展，把计算机控制技术推向一个崭新的阶段。

（2）计算机控制系统应用越来越广

计算机控制系统除了向深度发展外，还在向广度发展。计算机控制系统已不光应用于常规的工业控制，还广泛应用于国民经济的各个领域。特别是各种价格低廉的单片微机的出现和模糊控制理论的发展，使得各种家用电器及儿童玩具等都采用计算机来完成各种控制功能。这使计算机控制系统的应用越来越广。

（3）分布式控制系统大量使用

采用分布式控制系统是计算机控制系统的发展趋势之一。工业控制一般采用集散式或主从式控制系统。它使用单片微机来进行直接数字控制，置于分级控制系统的最底层；而用微型计算机或小型计算机作为上级计算机，负责协调各控制器的工作、优化系统特性、采集数据等功能。另外在需要时，还有更上一级的管理计算机，负责制订生产计划、产品管理、财务管理、人员管理、销售管理等功能，管理计算机一般使用高档微机或中、小型计算机实现，具有大容量外部存储器和各种外部设备。

分布式控制系统比起集中控制系统，具有可靠性高、速度快、系统模块化、价格低、设计开发和维修简便等特点。

随着分布式系统的大量使用，现在已出现了多种专门用于工业控制的分布式控制系统，它们有各自的通信方式和通信规程。如Intel公司推出的BITBUS系统，Motorola等公司联合推出的LONWorks系统和适用于汽车和工业现场等控制系统使用的CANBus系统等。

（4）可编程控制器（PLC）的普及使用

以微处理器为基础的可编程控制器（简称PLC），是过程控制的专用微机系统，它是面向生产过程控制的新型自动化装置。早期的PLC用来取代传统的继电器完成开关量的控制，如输入、输出以及定时、计数等，具有体积小、可靠性高、编程方便、使用简单、抗干扰能力强等特点。随着A/D、D/A、通信网络、智能控制等模块的成功应用，PLC相关技术得到迅速发展，可完成各种工业过程控制。PLC及其网络被公认为现代工业自动化三大支柱（PLC、机器人、CAD/CAM）之一。