淺談計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的工作原理及發(fā)展趨勢

　　智能控制是一類無需人的干預(yù)就能夠自主地驅(qū)動智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的過程，以下是小編搜集整理的一篇探究計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用的論文范文，供大家閱讀參考。

　　摘要：本文簡要介紹了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的原理，根據(jù)當(dāng)前計算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，分析了計算機(jī)控制技術(shù)的優(yōu)勢和面臨的挑戰(zhàn)，指出計算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢。

　　關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng) 發(fā)展 趨勢

　　引言

　　計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是在自動控制技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。若將自動控制系統(tǒng)中的控制器的功能用計算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，就組成了典型的計算機(jī)控制系統(tǒng)。它用計算機(jī)參與控制并借助一些輔助部件與被控對象相聯(lián)系，以獲得一定控制目的而構(gòu)成的系統(tǒng)。其中輔助部件主要指輸入輸出接口、檢測裝置和執(zhí)行裝置等。它與被控對象的聯(lián)系和部件間的聯(lián)系通常有兩種方式：有線方式、無線方式�？刂颇康目梢允鞘贡豢貙ο蟮臓顟B(tài)或運(yùn)動過程達(dá)到某種要求，也可以是達(dá)到某種最優(yōu)化目標(biāo)[1]。

　　1、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的工作原理

　　計算機(jī)控制系統(tǒng)包括硬件組成和軟件組成。在計算機(jī)控制系統(tǒng)中，需有專門的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換設(shè)備和模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換設(shè)備。由于過程控制一般都是實(shí)時控制，有時對計算機(jī)速度的要求不高，但要求可靠性高、響應(yīng)及時。計算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理可歸納為以下三個過程：

　　(1)實(shí)時數(shù)據(jù)采集：對被控量的瞬時值進(jìn)行檢測，并輸入給計算機(jī)。

　　(2)實(shí)時決策：對采集到的表征被控參數(shù)的狀態(tài)量進(jìn)行分析，并按已定的控制規(guī)律，決定下一步的控制過程。

　　(3)實(shí)時控制：根據(jù)決策，適時地對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號，完成控制任務(wù)。

　　這三個過程不斷重復(fù)，使整個系統(tǒng)按照一定的品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行工作，并對被控量和設(shè)備本身的異�，F(xiàn)象及時作出處理[2]。

　　2、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)

　　計算機(jī)控制系統(tǒng)雖然控制規(guī)律靈活多樣，改動方便;控制精度高，抑制擾動能力強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制;能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計和工況顯示，控制效率高;控制與管理一體化，進(jìn)一步提高自動化程度。但是由于經(jīng)典控制理論主要研究的對象是單變量常系數(shù)線性系統(tǒng)，它只適用于單輸入單輸出控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型采用傳遞函數(shù)表示，系統(tǒng)的分析和綜合方法主要是基于根軌跡法和頻率法[3]�，F(xiàn)代控制理論主要采用最優(yōu)控制、系統(tǒng)辨識和最優(yōu)估計、自適應(yīng)控制等分析和設(shè)計方法。而系統(tǒng)分析的數(shù)學(xué)模型主要用狀態(tài)空間描述。隨著要研究的對象和系統(tǒng)越來越復(fù)雜，依賴于數(shù)學(xué)模型的傳統(tǒng)控制理論難以解決復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題：

　　(1)不確定性的模型：傳統(tǒng)控制是基于模型的控制，模型包括控制對象和干擾模型。傳統(tǒng)控制通常認(rèn)為模型是已知的或經(jīng)過辨識可以得到的，對于不確定性的模型，傳統(tǒng)控制難以滿足要求。

　　(2)高度非線性：在傳統(tǒng)的控制理論中，對于具有高度非線性的控制對象，雖然也有一些非線性控制方法可供使用，但總的來說，目前非線性控制理論還很不成熟，有些方法又過于復(fù)雜，無法廣泛應(yīng)用。

　　(3)復(fù)雜的任務(wù)要求：在傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，控制任務(wù)往往要求輸出量為定值或者要求輸出量跟隨期望的運(yùn)動軌跡，因此控制任務(wù)比較單一。但過于復(fù)雜的控制任務(wù)是傳統(tǒng)的控制理論無能為力[4]。

　　3、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

　　當(dāng)今國家，要想在綜合國力上取得優(yōu)勢地位，就必須在科學(xué)技術(shù)上取得優(yōu)勢，尤其要在高新技術(shù)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計與開發(fā)能力上取得優(yōu)勢。在以信息技術(shù)為代表的高科技應(yīng)用方面，要充分利用各種新興技術(shù)、新型材料、新式能源，并結(jié)合市場需求，以實(shí)現(xiàn)世界的又一次“工業(yè)大革命”;在工業(yè)設(shè)計與工程設(shè)計的一致性方面，要充分協(xié)調(diào)好設(shè)計的功能和形式兩個方面的關(guān)系，使兩者逐步走向融合，最終實(shí)現(xiàn)以人為核心、人機(jī)一體化的智能集成設(shè)計體系。從工業(yè)設(shè)計的本身角度看，隨著CAD、人工智能、多媒體、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，使得對設(shè)計過程必然有更深的認(rèn)識，對設(shè)計思維的模擬必將達(dá)到新的境界。從整個產(chǎn)品設(shè)計與制造的發(fā)展趨勢看，并行設(shè)計、協(xié)同設(shè)計、智能設(shè)計、虛擬設(shè)計、敏捷設(shè)計、全生命周期設(shè)計等設(shè)計方法代表了現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計模式的發(fā)展方向。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，產(chǎn)品設(shè)計模式在信息化的基礎(chǔ)上，必然朝著數(shù)字化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展[5]。

　　4、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

　　(1)推廣應(yīng)用成熟的先進(jìn)技術(shù)

　　普及應(yīng)用可編程序控制器(PLC)是一種專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的微機(jī)系統(tǒng)。它用可編程序的存儲器來存儲用戶的指令，通過數(shù)字或模擬的輸入輸出完成確定的邏輯、順序、定時、計數(shù)和運(yùn)算等功能。近年來PLC幾乎都采用微處理器作為主控制器，且采用大規(guī)模集成電路作為存儲器及I/O接口，因而其可靠性、功能、價格、體積等都比較成熟和完美。由于智能的I/O模塊的成功開發(fā)，使PLC除了具有邏輯運(yùn)算、邏輯判斷等功能外，還具有數(shù)據(jù)處理、故障自診斷、PID運(yùn)算及網(wǎng)絡(luò)等功能，從而大大地擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用范圍[6]。

　　(2)采用集散網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

　　集散控制系統(tǒng)是以微機(jī)為核心，把微機(jī)、工業(yè)控制計算機(jī)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、顯示操作裝置、輸入/輸出通道、模擬儀表等有機(jī)地結(jié)合起來的一種計算機(jī)控制系統(tǒng)，它為生產(chǎn)的綜合自動化創(chuàng)造了條件。若采用先進(jìn)的控制策略，會使自動化系統(tǒng)向低成本、綜合化、高可靠性的方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)計算機(jī)集成制造系統(tǒng)

　　(3)研究和發(fā)展智能網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

　　智能控制是一類無需人的干預(yù)就能夠自主地驅(qū)動智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的過程，是用機(jī)器模擬人類智能的一個重要領(lǐng)域。智能控制包括學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)、分級遞階智能控制系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、模糊控制系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)等。應(yīng)用智能控制技術(shù)和自動控制理論來實(shí)現(xiàn)的`先進(jìn)的計算機(jī)控制系統(tǒng)，將有力地推動科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，并提高工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的自動化水平。計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展加快了智能控制方法的研究。智能控制方法較深淺層次上模擬人類大腦的思維判斷過程，通過模擬人類思維判斷的各種算法實(shí)現(xiàn)控制。計算機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)勢、應(yīng)用特色及發(fā)展前景將隨著智能控制系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展。

　　(4)研究和發(fā)展計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)

　　計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，正引發(fā)著控制技術(shù)的深刻變革，以及與之相應(yīng)的新的控制理論的產(chǎn)生�？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)化、控制系統(tǒng)體系的開放性、控制技術(shù)與控制方式的智能化，是當(dāng)前控制技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新的方向與主要潮流。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不僅是實(shí)現(xiàn)管理層的數(shù)據(jù)通訊與共享，它應(yīng)用于控制現(xiàn)場的設(shè)備層，并將控制與管理綜合化、一體化[7]。Internet不僅用于傳統(tǒng)的信息瀏覽、查詢、發(fā)布，還可通過Internet跨國跨地區(qū)直接對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制。因而現(xiàn)代的自動化系統(tǒng)可通過網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成信息與控制綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場控制設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)連接起滅，構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)。通過Internet實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端計算機(jī)對現(xiàn)場控制設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制。四級網(wǎng)絡(luò)就構(gòu)成現(xiàn)代自動化領(lǐng)域控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對生產(chǎn)方式的創(chuàng)新，網(wǎng)上控制，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制。

　　5、結(jié)語

　　計算機(jī)控制技術(shù)正向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化的方向發(fā)展。大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，提高了計算機(jī)的可靠性和性能價格比，從而使計算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用也越來越廣泛。前景也越來越美好并占有更加重要的地位。

　　[參考文獻(xiàn)]

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　　[2]何克忠主編.計算機(jī)控制系統(tǒng)[M].清華大學(xué)出版社，1998

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　　[4]潘新民,玉燕芳.微型計算機(jī)控制技術(shù)實(shí)用教程[M].電子工業(yè)出版社2003年5月

　　[5]李錫雄陳婉兒.微型計算機(jī)控制技術(shù)[M].科學(xué)出版社

　　[6]熊靜琪.計算機(jī)控制技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社

　　[7]賴壽宏.微型計算機(jī)控制技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社2004-2-1