计算机控制系统的发展趋势
计算机控制技术课后习题答案
1.1计算机控制系统的控制过程是怎样的?计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。
(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。
(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
1.2实时、在线方式和离线方式的含义是什么？(1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
(2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
1.5计算机控制系统的特点是什么？微机控制系统与常规的自动控制系统相比，具有如下特点：a.控制规律灵活多样，改动方便b.控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制c.能够实现数据统计和工况显示，控制效率高d.控制与管理一体化，进一步提高自动化程度1.6计算机控制系统的发展趋势是什么？大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性能价格比，从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。
为更好地适应生产力的发展，扩大生产规模，以满足对计算机控制系统提出的越来越高的要求，目前计算机控制系统的发展趋势有以下几个方面。
a.普及应用可编程序控制器b.采用集散控制系统c.研究和发展智能控制系统2.4数字量过程通道由哪些部分组成？各部分的作用是什么？数字量过程通道包括数字量输入通道和数字量输出通道。
数字量输入通道主要由输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码电路、并行接口电路和定时计数电路等组成。
计算机控制系统题目(含答案)
n=v-j+q=2 对单位速度输入信号，选择
e (z)
1 (z)
v j
(1 ai z1 )(1
z 1 )q F1( z)
(1
z 1 )2 (1
f11z 1 )
i1
( z )
z
d
i1
(1 bi z 1 )F2 ( z)
(1
z 1 )( f21z 1
f 22 z 2 )
VOUT1 为单极性输出，若 D 为输入数字量，VREF 为基准参考电压，且为 n 位 D/A 转换器，则有
VOUT1
VREF
D 2n
VOUT2 为双极性输出，且可推导得到
VOUT2
(
R3 R1
VREF
R3 R2
VOUT1 )
VREF
(
D 2 n 1
1)
14、三相步进电机有哪几种工作方式？分别画出每种工作方式的各相通电顺序和电压波形图。（6 分）
步轨迹图，并标明进给方向和步数。[8 分]
（1） 插补计算过程如下表（4 分）
步数 偏差判别 坐标进给
偏差计算
坐标计算
终点判断
起点
F0=0
x0=0,y0=5
1
F0=0
-x
F1=F0-2x0+1=-9
x1=x0-1=4,y1=0
2
F1<0
+y
F2=F1+2y1+1=-8
x2=4,y2=y1+1=1
3
F2<0
对于三相步进电机则有单相三拍(简称单三拍)方式、双相三拍(简称双三拍)方式、三相六拍工作方式。 单三拍工作方式各相的通电顺序为：A→B→C→A→…，各相通电的电压波形：
计算机控制系统概要
实时性与可靠性
嵌入式系统和微控制器 在实时性和可靠性方面 不断提高，满足各种工 业控制和安全关键系统 的要求。
THANKS
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远程控制
通过网络对远端的控制系统进行操作和控制，实 现远程维护和调试。
无线控制
利用无线网络技术，实现对控制系统的无线连接 和控制，提高系统的灵活性和便利性。
嵌入式系统与微控制器的应用
小型化与低功耗
嵌入式系统和微控制器 在不断向小型化和低功 耗方向发展，满足各种 便携式和物联网设备的 需求。
高集成度与多功能
自适应控制
通过人工智能技术，使控制系统能够根据环境变 化和系统状态自适应地调整控制策略，提高系统 的稳定性和效率。
故障诊断与预防
利用人工智能技术对系统运行过程中的异常数据 进行检测和分析，提前发现潜在的故障并进行预 防。
网络化与远程控制技术的发展
远程监控
通过网络实现对控制系统的远程监控，方便对系 统的实时状态和运行情况进行了解。
早期阶段
20世纪50年代，计算机开始被应 用于工业控制领域，出现了基于
模拟电路的计算机控制系统。
发展阶段
20世纪70年代，随着微处理器和 集成电路技术的发展，计算机控制 系统逐渐向数字化、智能化方向发 展。
成熟阶段
21世纪初，计算机控制系统已经广 泛应用于各个领域，成为现代工业 生产中不可或缺的重要部分。
控制算法
根据控制系统的要求，采用一定的数 学模型和算法，对数据进行运算和处 理，得到控制信号。
执行机构与传感器
执行机构
根据控制信号调节被控对象的参数，如阀门、电动机等。
计算机操作系统的发展历程和未来趋势
计算机操作系统的发展历程和未来趋势计算机操作系统是控制和管理计算机硬件与软件资源的核心软件，它负责协调计算机的各种任务，提供用户与计算机之间的接口，可以说是计算机的灵魂。
本文将探讨计算机操作系统的发展历程和未来趋势。
一、计算机操作系统的发展历程1. 批处理系统时代计算机操作系统的发展可以追溯到上世纪50年代，当时的计算机只能处理一条指令或一批指令。
最早期的操作系统是批处理系统，它可以自动地按照一定的顺序执行一批程序，提高了计算机资源的利用效率。
然而，批处理系统存在资源浪费和长作业排队等问题，对计算机的管理还比较简单。
2. 分时操作系统时代20世纪60年代，随着计算机的发展和通信技术的进步，分时操作系统开始出现。
分时操作系统允许多个用户同时登录到计算机上进行操作，每个用户都可以独立地使用计算机资源，提高了计算机的利用率。
同时，分时操作系统还引入了时间片轮转的调度算法，保证每个用户都能获得公平的计算机资源，为计算机的多用户共享奠定了基础。
3. 多道程序设计系统时代70年代末开始出现了多道程序设计系统。
多道程序设计系统允许多个程序同时存放在内存中，通过操作系统的管理，实现了程序的并发执行。
这个时期的操作系统引入了进程的概念，为程序的执行提供了更多的灵活性和并发性。
4. 客户机-服务器操作系统时代随着计算机网络的普及和互联网的崛起，客户机-服务器操作系统成为了主流。
客户机-服务器操作系统是将计算机系统划分为客户机和服务器两个部分，客户机提供用户界面和应用程序，而服务器则提供数据存储和处理的服务。
这个时期的操作系统更加注重网络和分布式计算的支持，为用户提供了更多的功能和便利。
5. 当前时代当前，计算机操作系统正不断发展和进化。
随着云计算、大数据和人工智能等技术的兴起，操作系统也面临着新的挑战和机遇。
现代操作系统正在朝着更高的性能、更高的稳定性和更好的用户体验方向发展。
同时，安全性和隐私保护也日益受到重视，操作系统需要提供更强大的安全功能来应对威胁和攻击。
计算机控制系统及发展趋势概述
计算机控制系统及发展趋势概述
计算机控制系统是指利用计算机技术实现对机电设备、工业生产过程、交通运输等系统进行控制的一种自动化系统。
它的出现极大地提高了工业生产效率和产品质量，并且从根本上改变了人们的生产方式和生活方式。
计算机控制系统的发展可以分为五个阶段：机械控制阶段、电气控制阶段、逻辑控制阶段、数字控制阶段和智能控制阶段。
其中，数字控制阶段和智能控制阶段是目前计算机控制系统发展的主要方向。
数字控制系统是指利用数字电路实现对机电设备、工业生产过程等系统进行控制的一种自动化系统。
它具有精度高、稳定性好、误差小、适应性强等优点，能够实现高度自动化的生产控制。
智能控制系统是指利用人工智能技术实现对机电设备、工业生产过程等系统进行控制的一种自动化系统。
它具有自学习、自适应、自优化、自重构等优点，能够实现高度智能化的生产控制。
未来计算机控制系统的发展趋势是融合化和智能化。
融合化是指将各种控制技术、传感技术、网络技术等有机地融合在一起，形成一个统一、高效、可靠的控制系统；智能化是指利用人工智能技术实现对控制系统的自主学习、自适应、自优化、自重构等功能，从而实现高度智能化的生产控制。
未来计算机控制系统的发展将不仅仅是技术的革新，更是对生产方式和生活方式的变革。
- 1 -。
未来计算机的发展趋势-计算机未来发展趋势
未来计算机的发展趋势计算机技术是世界上发展最快的科学技术之一，产品不断升级换代。
当前计算机正朝着巨型化、微型化、智能化、网络化等方向发展，计算机本身的性能越来越优越，应用范围也越来越广泛，从而使计算机成为工作、学习和生活中必不可少的工具。
①计算机技术的发展主要有以下4个特点。
1）多极化如今，个人计算机已席卷全球，但由于计算机应用的不断深入，对巨型机、大型机的需求也稳步增长，巨型、大型、小型、微型机各有自己的应用领域，形成了一种多极化的形势。
如巨型计算机主要应用于天文、气象、地质、核反应、航天飞机和卫星轨道计算等尖端科学技术领域和国防事业领域，它标志一个国家计算机技术的发展水平。
目前运算速度为每秒几百亿次到上万亿次的巨型计算机已经投入运行，并正在研制更高速的巨型机。
2）智能化智能化使计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力，使计算机成为智能计算机。
这也是目前正在研制的新一代计算机要实现的目标。
智能化的研究包括模式识别、图像识别、自然语言的生成和理解、博弈、定理自动证明、自动程序设计、专家系统、学习系统和智能机器人等。
目前，已研制出多种具有人的部分智能的机器人。
3）网络化网络化是计算机发展的又一个重要趋势。
从单机走向联网是计算机应用发展的必然结果。
所谓计算机网络化，是指用现代通信技术和计算机技术把分布在不同地点的计算机互联起来，组成一个规模大、功能强、可以互相通信的网络结构。
网络化的目的是使网络中的软件、硬件和数据等资源能被网络上的用户共享。
目前，大到世界范围的通信网，小到实验室内部的局域网已经很普及，因特网（Internet）已经连接包括我国在内的150多个国家和地区。
由于计算机网络实现了多种资源的共享和处理，提高了资源的使用效率，因而深受广大用户的欢迎，得到了越来越广泛的应用。
4）多媒体多媒体计算机是当前计算机领域中最引人注目的高新技术之一。
多媒体计算机就是利用计算机技术、通信技术和大众传播技术，来综合处理多种媒体信息的计算机。
计算机控制系统的发展趋势
计算机控制系统的发展趋势1、计算机控制系统计算机控制系统是在自动控制技术和计算机技术发展的基础上产生的。
若将自动控制系统中的控制器的功能用计算机来实现，就组成了典型的计算机控制系统。
【1】计算机控制系统包括硬件组成和软件组成。
在计算机控制系统中，于数字计算机工作特点，为了使计算机接收系统的模拟信号，并能根据要求输出连续的模拟信号，所以，计算机系统中还应该包括A／D转换器和D／A转换器。
【3】2、工作原理计算机控制系统的工作原理可归纳为以下三个过程：【1】(一) 实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。
(二) 实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。
(三) 实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
3、计算机控制系统的发展状况：【2】在60 年代,控制领域中就引入了计算机。
当时计算机是控制调节器的设定点, 具体的控制则由电子调节器来执行, 这种系统称为计算机监控系统。
在60 年代末期出现了用一台计算机直接控制一个机组或一个车间的控制系统,简称集中控制系统。
这种控制系统即常说的直接数字控制(DDC)系统。
计算机DDC 控制的基本思想是使用一台计算机代替若干个调节控制回路功能。
这个控制系统由于只有一台计算机而且没有分层，所以非常有利于集中控制盒运算的集中处理，并且能得到很好的反映，并且，各个控制规律都可以直接实现。
但是，如果生产过程复杂，则该系统的可靠性就很难保证了。
系统的危险性过于集中, 一旦计算机发生故障, 整个系统就会停顿。
70 年代随着电子技术的飞速发展,随着大规模集成电路的出现和发展, 集散控制系统（DCS）出现，之后在此基础上，随着生产发展的需要而产生了一种更新一代的控制系统，即分布式控制系统。
典型的集散控制系统具有两层网络结构,如图1 所示。
下层负责完成各种现场级的控制任务,上层负责完成各种管理、决策和协调任务。
计算机网络控制技术的发展趋势
计算机网络控制技术的发展趋势近年来，随着计算机网络技术的飞速发展和应用范围的不断扩大，计算机网络控制技术也逐渐成为了学术研究和工业生产中的重要领域。
本文将从网络智能化、软件定义网络(SDN)和虚拟化网络等方面探讨计算机网络控制技术的发展趋势。
一、网络智能化网络智能化是指计算机网络通过引入人工智能(AI)、机器学习等技术，使网络系统自主感知、决策和优化，提高网络的性能和可靠性。
随着物联网(IoT)和大数据技术的广泛应用，计算机网络的规模和复杂性不断增加，传统的网络控制方式逐渐显得力不从心。
因此，网络智能化成为了当今计算机网络控制技术的重要研究方向之一。
网络智能化的发展趋势主要表现在以下几个方面：1. 自动化管理：网络管理和配置将越来越依赖于自动化技术。
通过引入机器学习和数据挖掘等算法，网络可以自动感知和调整自己的状态，实现自我优化和故障恢复。
2. 智能决策：网络中的各个节点和设备可以通过自学习、自适应等技术实现智能决策，根据实际情况灵活调整网络拓扑和路由策略，提高网络的性能和效率。
3. 多智能体系统：网络可以看作是一个多智能体系统，各个智能体通过协作和竞争实现网络的整体控制。
这种分布式的智能控制方式可以提高网络的鲁棒性和可靠性。
二、软件定义网络(SDN)软件定义网络(SDN)是一种新型的网络架构，将网络的控制平面与数据平面分离，通过集中控制器对网络进行全局管理和编程。
SDN技术的出现使得网络的配置和管理更加灵活和可扩展，提高了网络的可编程性和可管理性。
SDN的发展趋势主要表现在以下几个方面：1. 网络切片：SDN可以将网络划分为多个虚拟网络切片，每个切片都可以拥有独立的控制逻辑和资源管理策略，满足不同应用场景的需求。
网络切片技术将成为未来网络中的重要组成部分。
2. 功能虚拟化：SDN可以将网络设备的功能虚拟化，将网络功能（如防火墙、负载均衡等）从专用硬件上解耦出来，通过软件方式来实现。
这种虚拟化的方式可以提高网络的灵活性和可扩展性。
计算机控制技术的应用与发展趋势
计算机控制技术的应用与发展趋势计算机控制技术是指通过计算机系统对各种机械、设备或过程进行控制和调节的一种技术。
随着计算机技术的不断进步和应用领域的拓展，计算机控制技术已经成为现代控制工程的核心内容之一，并在各行各业发挥着重要作用。
本文将从应用情况和发展趋势两个方面来探讨计算机控制技术的特点及其在未来的前景。
一、计算机控制技术的应用情况1. 工业自动化工业生产中的自动化程度越来越高，计算机控制技术在工业领域的应用已经非常广泛。
通过计算机控制技术，可以实现对生产过程的自动化控制，提高生产效率和产品质量。
例如，在汽车制造过程中，计算机控制技术可以实现零件的自动装配、自动焊接等工作，减少了人工操作的错误和成本。
2. 交通运输计算机控制技术在交通运输领域的应用也非常重要。
例如，在城市交通管理中，可以通过计算机控制技术实现交通信号灯的优化调度，提高交通流量的通行能力。
同时，在智能交通系统中，计算机控制技术可以实现对车辆和路况的实时监测与控制，提高交通的安全性和效率。
3. 医疗与健康计算机控制技术在医疗与健康领域的应用也日益增加。
例如，通过计算机控制技术可以实现医疗设备的自动化操作，提高医疗诊断的准确性和治疗效果。
同时，在健康管理方面，计算机控制技术可以实现对健康数据的监测和分析，提供个性化的健康建议。
4. 智能家居随着人们生活水平的提高，智能家居技术也越来越受到关注。
计算机控制技术在智能家居中起到了重要作用。
通过计算机控制技术，可以实现对家居设备的远程监控和控制，提高生活的便利性和舒适度。
例如，可以通过手机控制家中的灯光、空调、电视等设备，实现智能化的家居体验。
5. 人工智能人工智能是计算机技术的重要分支，计算机控制技术在人工智能领域也有广泛应用。
通过计算机控制技术，可以实现对机器人和自动化系统的智能控制和学习，使其能够像人一样思考和行动。
例如，在工业生产中，可以利用计算机控制技术实现机器人对物体的识别和抓取能力，提高生产线的自动化程度和生产效率。
计算机控制技术的发展趋势
计算机控制技术的网络化、扁平化、智能化和综合化引言计算机控制技术系统是自动控制技术和计算机技术相结合的产物，利用计算机（通常称为工业控制计算机，简称工控机）来实现生产过程自动控制的系统，它由控制计算机本体（包括硬件、软件和网络结构）和控制对象两大部分组成。
随着计算机技术和现代控制理论的快速发展，计算机控制技术诞生并迅速蓬勃发展起来，其应用遍及国防、航空航天、工业、农业、医学等多种领域。
网络化现在，计算机技术和网络技术正在以迅猛的速度发展着，与此同时，各种层次的计算机网络在控制系统中的应用也越来越广泛，规模越来越大，控制系统的网络化时代渐渐到来。
除了集散控制系统外，现场总线控制系统也是计算机控制技术网络化下诞生的一个新的系统。
现场总线是顺应智能现场仪表而发展起来的一种开放型的数字通信技术，其发展的初衷是用数字通信代替一对一的I/O连接方式，把数字通信网络延伸到工业过程现场。
根据IEC和美国仪表协会ISA的定义，现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络，它的关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字通信。
随着现场总线技术与智能仪表管控一体化(仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录)的发展，这种开放型的工厂底层控制网络构造了新一代的网络集成式全分布计算机控制系统，即现场总线控制系统(简称FCS)。
传统的DCS系统由各种工作站通过局域网络连接而成，操作站和信息管理站完成系统的组态、监控和运行管理，现场测控站则完成生产过程信息的采集和控制。
DCS的主要问题是开放性差，分散不够，需要用大量的电缆传递信号。
FCS则突破了DCS系统中通信由专用网络的封闭系统来实现所造成的缺陷，把基于封闭、专用的解决方案变成了基于开放、通用标准化的解决方案，把集散系统结构变成了新型全分布式结构，把DCS控制站中基本且可独立的功能块彻底下放到现场智能仪表中去，从而构成虚拟控制站，更好地体现了DCS思想的精华。
计算机技术的四化
浅谈计算机控制系统的发展趋势计算机控制系统通常具有精度高、速度快、存储容量大和有逻辑判断功能等特点，因此可以实现高级复杂的控制方法，获得快速精密的控制效果。
计算机技术的发展已使整个人类社会发生了可观的变化，尤其在工业生产和企业管理中。
而且，计算机所具有的信息处理能力，能够进一步把过程控制和生产管理有机的结合起来（如CIMS），从而实现工厂、企业的全面自动化管理。
就目前来看，计算机控制系统朝着智能化，网络化，扁平化和综合化的方向发展。
一．控制系统的智能化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实现先进的计算机控制系统，使得人类能够更少的干扰就能够自主地驱动智能机器实现其目标的过程。
以具有智能化数控装备系统为例，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。
二．控制系统的网络化网络化是指利用通信技术和计算机技术，把分布在不同地点的计算机及各类电子终端设备互联起来，按照一定的网络协议相互通信，以达到所有用户都可以共享软件、硬件和数据资源的目的。
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。
以目前数控装备来说，网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。
数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。
三．控制系统的扁平化2.计算机控制系统的扁平化发展在以上有关于现场总线网络化的体现方面时提到控制的扁平化发展，所谓扁平化，简单来说我的理解是将原来控的多分层系统功能合并压缩到两层甚至更少。
计算机控制系统的发展综述
计算机控制系统的发展综述【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）。
计算机控制系统及发展趋势概述
计算机控制系统及发展趋势概述
计算机控制系统是指利用计算机技术和其它相关技术，对工业自动化过程进行控制和管理的系统。
计算机控制系统具有高度的自动化、灵活性和可靠性，广泛应用于各个领域。
随着计算机技术的不断发展，计算机控制系统也在不断改进和完善。
目前，计算机控制系统主要分为三类：PLC控制系统、DCS控制
系统和SCADA控制系统。
PLC控制系统主要用于工业自动化控制领域，DCS控制系统主要用于过程控制领域，SCADA控制系统则主要用于监
控和数据采集领域。
未来，计算机控制系统的发展趋势将会更加智能化、网络化和集成化。
智能化指的是系统将会具备更强的自适应性和自学习能力，能够更好地应对不同场景和复杂环境。
网络化则是指系统将会更加重视互联互通，实现资源共享和信息交互。
集成化则是指系统将会更加注重模块化设计和整体优化，实现各个模块之间的无缝衔接和协同工作。
总之，计算机控制系统是一个不断进步和发展的领域，未来将会发展出更多具有创新性和实用性的新技术和新应用。
- 1 -。
计算机控制系统的发展趋势？
计算机控制系统的发展趋势计算机控制系统随着计算机科学、自动控制理论、网络技术、检测技术的发展，在工业4.0 以及中国制造2025 计划的推动下，其发展趋势大致如下。
随着计算机技术和网络技术的不断发展，各种层次的计算机网络在控制系统中得到了广泛应用。
计算机控制系统的规模越来越大，其结构也发生了变化，经历了计算机集中控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统，向着网络控制系统（Network Control System，NCS）发展。
网络控制系统的结构示意图如图所示。
在工业自动化向智能化的发展进程中，通信已成为关键问题之一，但由于多种类型现场总线标准并存，不同类型的现场总线设备均配有专用的通信协议，互相之间不能兼容，无法实现互操作和协同工作，无法实现信息的无缝集成。
使用者迫切需要统一的通信协议和网络。
因此，基于TCP/IP 的以太网进入工业控制领域并且得到了快速发展。
比如，惠普公司应用IEEE 1451.2 标准，生产的嵌入式以太网控制器具有10-Base 以太网接口，运行FTP/HTTP/TCP/UDP，应用于传感器、驱动器等现场设备。
再如，FF 提出的IEC 61158 标准中类型 e 所定义的HSE（High Speed Ethernet）协议，用高速以太网作为H2 的一种替代方案，选用100Mbit/s 速率的以太网的物理层、数据链路层协议，可以使用低价位的以太网芯片、支持电路、集线器、中继器和电缆。
国内浙大中控也推出了基于EPC（Ethernet for Process Control）的分布式网络控制系统，将Ethernet 直接应用于变送器、执行机构、现场控制器等现场设备间的通信。
网络化控制系统就是将控制系统的传感器、执行器和控制器等单元通过网络连接起来。
其中的网络是一个广义的范畴，包含了局域网、现场总线网、工业以太网、无线通信网络、Internet 等。
随着物联网概念的提出以及控制系统发展的需求，以无线通信模式为新特征的物联网控制系统，必将成为计算机控制系统的重要发展方向。
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计算机控制系统的发展趋势
计算机控制系统随着计算机科学、自动控制理论、网络技术、检测技术的发展，在工业4.0 以及中国制造2025 计划的推动下，其发展趋势大致如下。
1.网络化的控制系统
随着计算机技术和网络技术的不断发展，各种层次的计算机网络在控制系统中得到了广泛应用。
计算机控制系统的规模越来越大，其结构也发生了变化，经历了计算机集中控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统，向着网络控制系统（Network Control System，NCS）发展。
网络控制系统的结构示意图如图所示。
在工业自动化向智能化的发展进程中，通信已成为关键问题之一，但由于多种类型现场总线标准并存，不同类型的现场总线设备均配有专用的通信协议，互相之间不能兼容，无法实现互操作和协同工作，无法实现信息的无缝集成。
使用者迫切需要统一的通信协议和网络。
因此，基于TCP/IP 的以太网进入工业控制领域并且得到了快速发展。
比如，惠普公司应用IEEE 1451.2 标准，生产的嵌入式以太网控制器具有10-Base 以太网接口，运行
FTP/HTTP/TCP/UDP，应用于传感器、驱动器等现场设备。
再如，FF 提出的IEC 61158 标准中类型 e 所定义的HSE（High Speed Ethernet）协议，用高速以太网作为H2 的一种替代方案，选用100Mbit/s 速率的以太网的物理层、数据链路层协议，可以使用低价位的以太网芯片、支持电路、集线器、中继器和电缆。
国内浙大中控也推出了基于EPC（Ethernet for Process Control）的分布式网络控制系统，将Ethernet 直接应用于变送器、执行机构、现场控制器等现场设备间的通信。
网络化控制系统就是将控制系统的传感器、执行器和控制器等单元通过网络连接起来。
其中的网络是一个广义的范畴，包含了局域网、现场总线网、工业以太网、无线通信网络、Internet 等。
随着物联网概念的提出以及控制系统发展的需求，以无线通信模式为新特征的物联网控制系统，必将成为计算机控制系统的重要发展方向。
物联网控制系统是一种以物联网为基础的全分布式无线网络自动化系统，其基本结构如图所示。
图中虚线部分是根据实际情况可选用部分。
主施控设备包括智能控制器、计算机、智能工控机等，实施完成对整个控制过程和整个控制系统的控制工作。
控制设备是指智能控制器，它接收来自通信设备的控制命令或控制程序，控制终端设备的运行。
监测设备是指带各种传感元件的信号采集设备，用于采集控制系统所需要的各种信息，并通过通信设备反馈给施控端。
急停控制器用于保证控制系统出现故障时，被控部分能够紧急停止运行，避免故障扩大，降低因故障而引起的损失。
物联网控制系统具有开放式数字通信功能，可与各种无线通信网络互连，它将各种具有信号输入、输出、运算、控制和通信功能的无线传感器节点安装于生产现场，节点与节点之间可以自动路由组成底层无线网络。
2.智能型控制系统
随着人工智能技术的发展以及人们对控制系统自动化与智能化水平需要的提高，模糊控制技术、预测控制技术、专家控制技术、神经网络技术、最优控制技术、自适应控制技术等将在计算机控制系统中得到越来越广泛的应用。
模糊控制是一种应用模糊集合理论的控制方法。
模糊集合是分析复杂系统，处理不确定性的新方法。
它用语言变量代替数值变量来描述系统的行为，模拟人类推理模式，采用模糊理论对非线性系统进行辨识，方法简单，应用比较广泛的是T-S 模型。
模型预测控制（Model Predictive Control，MPC）的研究始于20 世纪70 年代，它是针对有优化需求的控制问题，其理论研究经历了两个阶段：80 年代至90 年代以分析工业预测控制算法性能为特征的预测控制定量分析理论，90 年代以来从保证系统性能出发设计预测控制器的预测控制定性综合理论。
目前已经从最初在工业过程中应用的启发式控制算法发展成为一个具有丰富理论和实践内容的新的学科分支。
几十年来预测控制在复杂工业过程中所取得的成功，充分显现了它处理复杂约束优化控制问题的巨大潜力。
但预测控制在线求解约束优化问题计算量大，这限制了其应用范围和应用场合。
针对这一问题，研究者从结构、策略、算法上开展了广泛的研究，其中结构研究包括递阶和分布式控制结构，策略研究包括离线设计/在线综合与输入参数化策略，算法研究包括各种改进或近似优化算法等。
专家控制技术以模仿人类智能为基础，将工程控制论与专家系统结合形成专家控制系统，其对象往往具有不确定性。
专家系统是一
个存储了大量专门知识的计算机程序系统。
不同的专家系统将不同领域专家的知识，以适当的形式存放在计算机中。
专家系统依据专家知识，对用户提出的问题做出判断和决策。
20 世纪80 年代国外掀起了神经网络（Neural Network）计算机的研究和应用热潮；20 世纪90 年代我国开始了神经网络方面的研究。
神经网络具有大规模的并行处理和分布式的信息存储，良好的自适应性、自组织性，以及很强的学习功能、联想功能及容错功能等特点。
正是由于神经网络的特点使它的应用越来越广泛，其中一个重要的方面就是智能控制。
最优控制是选择合适的控制规律，在控制系统的工作条件不变以及某些物理统计的限制下，使系统的某种性能指标即目标函数取得最大值和最小值。
自适应控制的研究对象是具有不确定性的系统，这里的“不确定性”是指被控系统的数学模型是不确定的。
自适应控制的基本思想是针对含有不确定参数且能近似实际控制过程的系统模型，根据期望的控制性能指标，设计相应的控制律，其控制律中的未知参数采用未知参数的估计值替代，适当地修正控制律，并实时地将由此控制律决定的控制器作用于原始系统中，同时需要确保整个闭环系统的稳定性。
自适应控制器可以使系统在使用条件变化的情况下，仍能使其性能指标达到最优。
3.综合型控制系统
德国推出的“工业 4.0”是以智能制造为主导的第四次工业革命，其目的是为了保持德国在全球制造装备领域的领导地位。
而智能工厂是“工业 4.0”的重要组成部分，是构成未来工业体系的一个关键特征。
智能工厂重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现，具有实时感控、全面联网、自动处理、辅助决策和分析优化等功能。
它的核心内容包括：
1）实现工厂制造和业务规划流程价值链；
2）工厂生产管理价值链即从产品设计和开发、生产规划、生产工程、生产实施到服务的五个阶段；
3）工厂自动化控制系统包含了从现场层、控制层、管理层到决策层的综合系统。
从“工业4.0”的核心内容可以看出计算机控制的工厂自动化控制系统已不再是单一的控制系统，而是集成的多目标、多任务的综合控制系统，即把整体上相关、功能上相对独立、位置上相对分散的子系统或部件组成一个协调控制的综合计算机系统。
“中国制造2025”计划要求：到2025 年，中国在制造业领域不仅是世界第一大国，而且要进入世界强国行列。
它在一定程度上借鉴了德国工业 4.0 规划。
“中国制造2025”提出的十大重点领域，如高档数控机床、机器人、新一代信息技术等，与德国工业 4.0 关注的五大产业，绝大部分是相对应的。
中国与德国几乎在同一时间聚焦本国制造业的转型升级，实施的切入点是智能工厂。
中国结合自己的国情和制造业实际，结合各个行业的市场需求和产品特点，会诞生出一大批具有中国特色的智能工厂。
在“中国制造2025”计划实施进程中，综合型计算机控制系统必将发挥其重要作用，而且必将在应用中得到较大的发展。