计算机控制系统发展趋势
现代计算机控制技术的发展趋势
现代计算机控制技术的发展趋势随着科技的不断进步，计算机控制技术在现代社会中扮演着越来越重要的角色。
它不仅应用于工业自动化、智能交通等领域，还深深地渗透到了我们的日常生活中。
本文将探讨现代计算机控制技术的发展趋势，包括人工智能、物联网、云计算以及边缘计算等方面。
一、人工智能技术的崛起人工智能（Artificial Intelligence，AI）作为一门新兴的技术，将计算机的智能化水平推向了新的高度。
传统的计算机控制技术往往需要人为地设定各种规则和条件，而人工智能技术则能够通过机器学习和深度学习等手段，使计算机具备自主学习和推理的能力。
随着人工智能技术的不断发展，计算机控制系统将更加智能化、自适应和灵活。
在工业自动化中，人工智能技术的应用可以使生产线实现自动化调整和优化，提高生产效率和质量。
而在智能家居领域，人工智能技术为我们提供了语音控制、智能物联等创新解决方案，使我们的生活更加便捷和舒适。
二、物联网的融入物联网（Internet of Things，IoT）是指通过互联网将日常生活中的各种物品连接起来，实现智能化管理和控制。
在现代计算机控制技术的发展中，物联网的融入起到了重要的推动作用。
物联网技术使得各种设备和传感器能够相互连接和通信，形成一个庞大的网络系统。
通过物联网，计算机可以实时获取各种数据，并做出相应的控制决策。
例如，在智能城市中，可以通过物联网技术实时监测交通情况，并调整信号灯的时间，实现智能化的交通管理。
随着物联网技术的不断发展，计算机控制系统将与更多的设备和传感器实现互联互通，进一步推动了计算机控制技术的发展。
三、云计算的兴起云计算（Cloud Computing）是指利用互联网将计算资源和服务交付给用户。
云计算技术的兴起为计算机控制技术的发展提供了强有力的支持。
传统的计算机控制系统往往需要部署在本地服务器上，而云计算技术使得计算资源和服务可以通过互联网进行远程访问和调用。
这种方式使得计算机控制系统具备了更高的可扩展性和灵活性，用户可以根据需要快速调整计算资源的规模和配置。
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。
它用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。
其中辅助部件主要指输入输出接口、检测装置和执行装置等。
它与被控对象的联系和部件间的联系通常有两种方式：有线方式、无线方式。
控制目的可以是使被控对象的状态或运动过程达到某种要求，也可以是达到某种最优化目标。
控制系统的结构从最初的CCS(计算机集中控制系统)，到第二代的DCS(分散控制系统)，发展到现在流行的FCS(现场总线控制系统)，对诸如图像、语音信号等大数据量、高速率传输的要求越来越高，使得以太网与控制网络的结合应运而生。
将现场总线、以太网、多种工业控制网络互联、嵌入式技术和无线通信技术融合到工业控制网络中，在保证控制系统原有的稳定性、实时性等要求的同时，又增强了系统的开放性和互操作性，提高了系统对不同环境的适应性。
在经济全球化的今天，这一工业控制系统网络化及其构成模式使得企业能够适应空前激烈的市场竞争，有助于加快新产品的开发、降低生产成本、完善信息服务，具有广阔的发展前景，也必将为计算机控制系统的网络化带来新的发展机遇。
当今国家，要想在综合国力上取得优势地位，就必须在科学技术上取得优势，尤其要在高新技术产品的创新设计与开发能力上取得优势。
在以信息技术为代表的高科技应用方面，要充分利用各种新兴技术、新型材料、新式能源，并结合市场需求，以实现世界的又一次“工业大革命”；在工业设计与工程设计的一致性方面，要充分协调好设计的功能和形式两个方面的关系，使两者逐步走向融合，最终实现以人为核心、人机一体化的智能集成设计体系。
从工业设计的本身角度看，随着CAD、人工智能、多媒体、虚拟现实等技术的进一步发展，使得对设计过程必然有更深的认识，对设计思维的模拟必将达到新的境界。
2024年控制器(PLC)市场发展现状
控制器(PLC)市场发展现状概述控制器(PLC)是指可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）的简称，它是一种专门应用于工业控制领域的计算机控制系统。
控制器的主要功能是对工业过程进行监测和控制，通过编程来实现自动化控制。
控制器市场是工业自动化领域中重要的组成部分之一，对制造业的发展和效率起到关键性作用。
市场规模和增长趋势控制器市场在过去几年持续保持增长态势，主要受益于工业自动化的不断推进和制造业的需求增加。
根据市场研究机构的数据显示，2019年全球控制器市场规模达到了约100亿美元，预计到2025年将增至150亿美元。
市场增长的主要驱动因素包括工业生产过程的自动化需求增加、制造业对生产效率和质量的要求提升以及新兴技术的发展和应用。
随着工业4.0的普及和物联网技术的不断成熟，控制器市场将迎来更大的发展机遇。
市场竞争格局控制器市场呈现出较为集中的竞争格局，市场份额主要由少数几家大型企业掌握，包括施耐德电气、西门子、罗克韦尔自动化、三菱电机等。
这些企业通过持续创新、全球市场布局和推广控制器应用解决方案来保持竞争优势。
中国市场作为全球控制器市场的重要组成部分，也出现了一些本土控制器企业崛起的现象，例如华成科技、广达电气等。
这些本土企业通过自主研发和市场拓展，逐渐在国内市场占据一定份额，并试图进军国际市场。
市场应用领域控制器在工业自动化领域中具有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1.制造业：控制器在制造业中扮演着关键角色，用于控制各种生产线和工艺流程，实现生产过程的自动化和智能化。
2.交通运输：控制器在交通运输领域中的应用逐渐增多，如地铁信号系统、交通灯控制系统等，提升了交通运输的安全性和效率。
3.能源行业：控制器被广泛应用于能源行业，如电力系统的监测和控制、智能电网的建设等，为能源行业的发展和可持续性提供支持。
4.化工行业：控制器在化工生产过程中的应用十分重要，能够对温度、压力、液位等参数进行监测和控制，提高生产过程的安全性和稳定性。
计算机控制技术简介
计算机控制技术简介计算机控制技术是一种应用计算机和自动控制原理实现对各类设备、系统和过程进行控制和管理的技术。
它通过计算机的高效运算、智能决策和迅速响应能力，为工业、交通、农业、医疗等领域提供了强大的支持和推动力。
本文将从计算机控制技术的起源、应用领域、关键技术和发展趋势等方面进行探讨。
一、计算机控制技术的起源和发展计算机控制技术的起源可以追溯到20世纪50年代，当时计算机技术刚刚起步，人们想通过计算机实现对工业生产过程的自动控制。
最早的计算机控制系统主要利用数字计算机进行控制，并实现一些简单的自动化操作。
随着计算机硬件和软件技术的发展，计算机控制技术得到了快速的推广和应用。
二、计算机控制技术的应用领域计算机控制技术在各个领域都有广泛的应用。
在工业生产中，计算机控制技术可以实现对生产线的自动化控制，提高生产效率和产品质量。
在交通运输领域，计算机控制技术可以实现智能交通管理、优化调度和车辆导航等功能。
在农业生产中，计算机控制技术可以实现精准农业管理、智能化灌溉和自动化收割等操作。
在医疗健康领域，计算机控制技术可以实现医疗设备的精确控制和医疗信息管理等。
三、计算机控制技术的关键技术1. 传感器技术：传感器是计算机控制技术的重要组成部分，可以将物理量、化学量等转化为计算机可读取的电信号。
传感器技术的发展使得计算机可以实时获取各种信息，并根据信息进行反馈和控制。
2. 数据采集与处理技术：数据采集与处理技术是计算机控制技术的核心。
通过各种设备和传感器采集到的数据，计算机可以进行高速、准确的数据处理和分析，从而实现对控制系统的精确控制。
3. 控制算法与模型技术：控制算法和模型技术是计算机控制技术的关键。
通过建立准确的数学模型和设计合理的控制算法，可以实现对各种复杂系统和过程的自动控制。
4. 人机交互技术：人机交互技术是计算机控制技术的重要组成部分，可以实现人与计算机之间的信息交流和指令传递。
通过人机交互技术，用户可以直观地了解和控制计算机控制系统，提高系统的可用性和易用性。
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：
《计算机控制技术》教材习题解答1
《计算机控制技术》习题解答第一章什么是计算机控制系统计算机控制系统由哪几部分组成答：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。
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。
、微型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计算机控制系统结构有哪些分类指出这些分类的结构特点和主要应用场合。
答：（1）操作指导控制系统优点：结构简单，控制灵活，安全。
缺点：由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。
（2）直接数字控制系统（DDS）优点：实时性好，可靠性高，适应性强。
（3）监督控制系统（SCC）%优点：生产过程始终处于最优工况。
（4）分散控制系统（DCS）优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。
（5）现场总线控制系统（FCS）优点：与DCS相比，降低了成本，提高了可靠性。
国际标准统一后，可实现真正的开放式互联系统结构。
.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。
;.实时、在线方式和离线方式的含义是什么答：所谓实时，是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制也就失去了意义。
在计算机控制系统中，生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式；生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人进行联系并做相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。
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。
计算机控制技术的发展及趋势
计算机控制技术的发展及趋势张赟枫自动化13040901130425一、计算机控制技术的发展1、第一代工业计算机控制技术第一代工控机技术起源于20世纪80年代初期，盛行于80 年代末和90年代初期，到90年代末期逐渐淡出工控机市场，其标志性产品是STD总线工控机。
STD总线最早是由美国Pro-Log公司和Mostek公司作为工业标准而制定的8位工业I/O总线，随后发展成16位总线，统称为STD80，后被国际标准化组织吸收，成为IEEE961标准。
国际上主要的STD总线工控机制造商有Pro- Log、Winsystems、Ziatech等，而国内企业主要有北京康拓公司和北京工业大学等。
STD总线工控机是机笼式安装结构，具有标准化、开放式、模块化、组合化、尺寸小、成本低、PC兼容等特点，并且设计、开发、调试简单，得到了当时急需用廉价而可靠的计算机来改造和提升传统产业的中小企业的广泛欢迎和采用，国内的总安装容量接近20万套，在中国工控机发展史上留下了辉煌的一页。
2、第二代工业计算机控制技术1981年8月12日IBM公司正式推出了IBM PC机，震动了世界，也获得了极大成功。
随后PC机借助于规模化的硬件资源、丰富的商业化软件资源和普及化的人才资源，于80年代末期开始进军工业控制机市场。
美国著名杂志《CONTROL ENGINERRING》在当时就预测“90年代是工业IPC的时代，全世界近65%的工业计算机将使用IPC，并继续以每年21%的速度增长”。
历史的发展已经证明了这个论断的正确性。
IPC在中国的发展大致可以分为三个阶段：第一阶段是从20世纪80年代末到90年代初，这时市场上主要是国外品牌的昂贵产品。
90年代末期，ISA总线技术逐渐淘汰，PCI总线技术开始在IPC中占主导地位，使IPC工控机得以继续发展。
但由于IPC工控机的结构和金手指连接器的限制，使其难以从根本上解决散热和抗振动等恶劣环境适应性问题，IPC开始逐渐从高可靠性应用的工业过程控制、电力自动化系统以及电信等领域退出，向管理信息化领域转移，取而代之的是以CompactPCI总线工控机为核心的第三代工控机技术。
PLC的发展历程及未来趋势
PLC的发展历程及未来趋势PLC（可编程逻辑控制器）是一种用于自动化控制领域的计算机控制系统。
本文将探讨PLC在其发展历程中经历的重要阶段，并展望PLC未来的趋势。
一、PLC的发展历程1. 第一代PLC的出现20世纪60年代，由于传统的继电器控制系统运行效率低下，人们迫切需要一种可以更高效地控制工业设备的解决方案。
于是，第一代PLC诞生了。
它们采用了基本的运算逻辑（AND、OR、NOT）来处理输入信号，并根据设定的程序决定输出信号。
这些PLC拥有有限的功能，主要通过继电器来控制设备。
2. 第二代PLC的改进20世纪70年代和80年代，PLC经历了巨大的改进。
第二代PLC采用了微处理器技术，运行速度更快，存储容量更大，允许更复杂的控制任务。
此外，PLC还开始支持模拟信号处理和通信接口，可以与其他设备进行数据交换。
这些改进大大提高了PLC的可靠性和灵活性，使其在工业自动化领域得到广泛应用。
3. 第三代PLC的革命20世纪90年代至今，在计算机技术迅速发展的推动下，PLC迎来了一次革命性的变革。
第三代PLC具备更强大的处理能力，高级编程语言的支持以及更加智能化的功能。
这些PLC集成了各种传感器和执行器，能够实现更复杂的控制逻辑和更高级的自动化任务。
此外，PLC 还开始支持远程监控、网络通信、互联互通等先进功能。
二、PLC未来的趋势1. 更加智能化随着人工智能和机器学习的快速发展，未来的PLC将变得更加智能化。
它们将能够自动学习和优化控制策略，实现更高效的工业自动化。
同时，PLC将更好地与人机界面结合，通过人机交互实现更友好的操作和调试。
2. 更加灵活随着工业的快速变化，PLC需要更加灵活地适应不同的生产需求。
未来的PLC将更好地支持可扩展性和模块化设计，使其能够快速配置和集成不同的控制设备。
此外，PLC还将更好地支持实时监控和远程访问，方便用户进行远程管理和维护。
3. 更高级的安全性随着工业自动化的普及，安全性成为了一个重要的考虑因素。
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。
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计算机控制技术的发展与应用
计算机控制技术的发展与应用计算机控制技术是指将计算机作为主要手段，对各种设备、工艺过程进行控制和管理的技术。
自从计算机问世以来，随着科学技术的不断进步，计算机控制技术也得到了广泛的应用和发展。
本文将从计算机控制技术的历史发展、应用领域以及未来趋势三个方面进行探讨。
一、历史发展1.早期控制技术计算机控制技术的发展源远流长。
早在19世纪末，人们就开发出了机械控制系统，用于对蒸汽机、织布机等进行控制。
但由于机械控制系统的局限性，无法适应复杂的工业生产需求。
2.数字控制技术的崛起20世纪40年代至50年代，数字控制技术的出现极大地推动了计算机控制技术的发展。
数字控制技术利用计算机对工具机进行控制，从而提高了生产效率和产品质量。
这一技术的应用为后来的计算机控制技术奠定了基础。
3.计算机控制技术的迅速发展随后，随着计算机技术的飞速发展，计算机控制技术也得到了突破性的进展。
从单一的数字控制系统发展到计算机数控系统，再到集成控制系统和网络控制系统，计算机控制技术逐渐实现了自动化、智能化的目标。
二、应用领域1.工业自动化计算机控制技术在工业生产中的应用非常广泛。
通过计算机控制技术，可以实现对生产过程的精确控制，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控制机器人进行焊接、喷涂等操作，提高生产效率并减少人为错误。
2.交通运输计算机控制技术在交通运输领域的应用也日益重要。
通过计算机控制技术，可以对交通信号灯进行智能化控制，实现交通流的优化调度。
此外，计算机控制技术还可以应用于交通管理系统、智能公交系统等方面，提升城市交通运输的效率和安全性。
3.医疗卫生在医疗卫生领域，计算机控制技术的应用也呈现出巨大的潜力。
计算机控制技术可以用于医疗设备的控制与监测，例如心电图仪、脑电图仪等。
此外，计算机控制技术还可以用于医疗信息管理系统，提高医疗卫生服务的效率和质量。
4.农业生产随着农业的现代化发展，计算机控制技术也被广泛应用于农业生产中。
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预测-----针对网络化、扁平化、智能化与综合化前言：计算机控制技术是一个包括自动控制技术、计算机技术、网络与通信技术、检测与传感器技术、显示技术、电子技术的多学科交叉的综合控制技术。
其各个技术的发展与进步必然会给计算机控制技术带来巨大的变革。
其次实际的工业需求也是决定计算机控制技术发展趋势的主要因素。
计算机控制系统概述：计算机控制系统(Computer Control System，简称CCS)是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。
这里的计算机通常指数字计算机，可以有各种规模，如从微型到大型的通用或专用计算机。
辅助部件主要指输入输出接口、检测装置和执行装置等。
与被控对象的联系和部件间的联系，可以是有线方式，如通过电缆的模拟信号或数字信号进行联系；也可以是无线方式，如用红外线、微波、无线电波、光波等进行联系。
计算机控制系统发展历史的简要分析：计算机及网络技术与控制系统的发展有着紧密的联系。
50年代中后期，计算机被应用到控制系统中。
60年代初，出现了由计算机完全替代模拟控制的控制系统，被称为直接数字控制（Direct Digital Control, DDC ）。
70年代中期，随着微处理器的出现，以微处理为基础的分散式计算机控制系统问世，它以多台微处理器共同分散控制，并通过数据通信网络实现集中管理，被称为集散控制系统（Distributed Control System, DCS）。
80年代中后期，工业系统日益复杂，控制回路进一步增多，单一的DDC控制系统已经不能满足现场的生产控制要求和生产工作的管理要求，同时中小型计算机和微机的性能价格比有了很大提高。
于是，由中小型计算机和微机共同作用的分层控制系统得到大量应用。
90年代以后，计算机网络技术的迅猛发展，使得DCS系统得到进一步发展，提高了系统的可靠性和可维护性，在今天的工业控制领域DCS仍然占据着主导地位。
简要分析：由计算机控制系统的发展历史不难看出，其经历了由最初的监督运行方式到DDC到小型化DDC再到微型化的发展历程。
随着微型计算机控制技术的发展和新的控制理论以及新的控制方法的不断发展，微型计算机控制系统的应用将越来越广泛。
其发展趋势主要表现为以下方面：1. 应用成熟的先进技术微型计算机控制技术经过近几十年的发展，已经取得了长足的进步，很多技术已经成熟，今后应大力发展和推广。
这些技术包括：（1）可编程控制器的应用。
可编程逻辑控制器（Programmable Logical Controller），简称PLC（是早期的继电器逻辑控制系统与微型计算机技术相结合的产物）。
它吸收了微电子技术和微型计算机技术的最新成果，发展十分迅速。
如今的PLC几乎无一例外地采用微处理器作为主控制器，而采用大规模集成电路作为存储器I/O接口，因而使其可靠性、功能、价格、体积都达到了比较成熟和完美的境界。
从单机自动化到全厂生产自动化，从柔性制造系统、机器人到工业局部网络无不有它的应用。
近几年来，由于许多中、高档PLC的出现，尤其是具有A/D、D/A转换器和PID调节等功能的PLC的出现，使得PLC的功能有了很大的提高，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，并且有很高的可靠性，可以广泛的普及和应用。
（2）智能化调节器的应用。
智能调节器不仅可以接受4-20mA标准电流信号，还具有RS-232或RS-422/485异步串行通信接口，可与上位机连接成主从式测控系统。
（3）分布式控制系统（DCS）和现场总线控制系统（FCS）的应用。
DCS和FCS以位总线（Bitbus）、现场总线（Fieldbus）等先进网络通信技术为基础，采用先进的控制策略，可以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系统（CIMS）。
特别是现场总线系统越来越受到人们的青睐，将成为今后微型计算机控制系统发展的一个重要方向。
2. 智能控制系统经典的反馈控制、现代控制和大系统理论在应用中遇到不少难题。
首先，其分析和设计都是建立在精确的系统数学模型的基础上的，而实际系统一般难以获得精确的数学模型；其次，为了提高控制性能，整个控制系统变得极其复杂，增加了设计的难度和设备的投资，降低了系统的可靠性。
人工智能的出现和发展，促进了自动控制系统向更高层次即智能控制的发展。
智能控制是一种无需人的干预就能够自主地驱动智能机器实现其目标的过程，是用机器模拟人类智能的一个重要领域。
智能控制技术当前主要包括以下几个方面：（1）分级递阶智能控制技术。
由Saridis提出的分级递阶智能控制方法，是从工程控制论的角度出发，总结了人工智能与自适应、自学习和自组织控制的关系之后而逐渐形成的。
作为一种认知和控制系统的统一方法论，其控制智能是根据分级管理系统中十分重要的“精度随智能提高而降低”的原理而分级分配的。
分级递阶智能控制系统由组织级、协调级、执行级三级组成。
2）模糊控制技术。
模糊控制是一种应用模糊集合理论的控制方法。
它一方面提供了一种基于知识（规则）的，甚至语言描述的控制规律的新机理；另一方面又提供了一种改进非线性控制器的替代方法，可用于控制含有不确定和难以用传统非线性控制理论处理的装置。
目前还有多种模糊控制器问世，如PID模糊控制器、自组织模糊控制器、自校正模糊控制器、自学习模糊控制器、专家模糊控制器以及神经网络模糊控制器等 3）专家控制技术。
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起来，形成了专家控制系统，其对象一般都具有不确定性。
专家控制系统与模糊控制系统至少有一点是共同的，即两者都要建立人类经验和人类决策行为的模型。
此外，两者都有知识库和推理机，而且其中大部分至今仍为基于规则的系统。
因此，模糊逻辑控制器通常又称为模糊专家控制器。
（4）机器学习技术。
学习是人类主要智能之一。
机器学习研究如何用机器来代替人类从事脑力劳动，使机器能象人那样思维。
机器学习控制系统能在运行过程中逐步获得有关被控对象及环境的非预知信息，积累控制经验，并在一定的评价标准下进行估值、分类、决策和不断改善系统品质。
3. 嵌入式的应用将更加深入由于嵌入式控制系统具有集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、价格廉、灵活方便等一系列优点，各类单片机将更加广泛地应用于国防、航空航天、海洋、农业、地质、气候、科技、教育、生活等各个领域，并发挥巨大的作用。
单片机组成控制系统时，按功能来区分主要有以下三种：（1）嵌入式控制系统。
由于微处理器口线较多，位操作指令丰富，逻辑操作功能强，所以特别适合于生产过程控制，如锅炉或加热炉的煤气燃烧、温度控制，电机或步进电机的正转、反转、制动控制，机器人仿真操作控制，汽车点火、变速、方向灯、刹车、排气控制，数控机床加工过程控制，导弹飞行轨迹、速度、制导控制等等。
，尽管被控的参量和过程不尽相同，但由于其参量都属于模拟量或开关量，变换过程或操作过程都具有确定的顺序，或规律性很强，因此都可采用数值控制、开关量控制、顺序控制或逻辑控制方式来实现。
（2）智能化仪器。
由于微处理器控制功能强、体积小、功耗低，并具有一定的数据处理能力，因此将更广泛用于仪器仪表，使仪器仪表进一步智能化。
智能化仪器主要由传感器及微型计算机或单片机组成，其最大特点就是将单片机或微型计算机融于测试仪器中，将计算机具有的数据采集、数字滤波、标度变换、非线性补偿、零位修正和误差补偿、数字显示、报警、数值计算、逻辑判断和控制等能力直接赋予测量仪器，使仪器具有准确度高、可选择显示方式、自诊断能力强、便于人机对话、体积小、功耗低、便于扩展、处理故障和报警等一系列优点和功能。
目前，已生产的智能化仪器已有高频多线示波器、激光测距仪、红外线气体分析仪、B超探测仪、智能流量计、数字万用表、智能电度表等。
（3）微机集散控制系统。
在许多复杂的生产过程中，由于设备分布很广，而工艺流程又要求各工序和各个设备同时并行工作，以提高生产效率和产品质量。
对于这样的系统，过去一般采用大中小型计算机分级控制方式，而随着微型计算机的发展及其性能价格比的提高，由微型计算机及多微处理器组成的分布式控制系统已发展起来，被称为“微机集散控制系统”、“微处理器集散控制系统”或“计算机分布式控制系统”，是当前计算机控制系统的重要发展趋势之一。
4.Internet与网络化当今互联网技术与无线网络的的高速发展使网络技术计算机控制系统领域应用更加广泛.计算机网络技术的发展使它成为现代信息技术的主流，特别是Internet的发展和普及应用使它成为公认的未来全球信息基础设施的雏形。
采用 Internet成熟的技术和标准，人们提出了Intranet和Extranet的概念，分别用于企业内部网和企业外联网的实现，于是便形成了以 Intranet为中心，以Extranet为补充，依托于Internet的新一代企业信息基础设施（企业网）。
随着企业信息网络的深入应用与日臻完善，现场控制信息进入信息网络实现实时监控是必然的趋势。
为提高企业的社会效益和经济效益，许多企业都在尽力建立全方位的管理信息系统，它必须包括生产现场的实时数据信息，以确保实时掌握生产过程的运行状态，使企业管理决策科学化，达到生产、经营、管理的最优化状态。
信息一控制一体化将为实现企业综合自动化CIPA （ computer integrated plant automation）和企业信息化创造有利条件。
结束语：随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展，传统的控制领域正经历着一场前所未有的变革，开始向网络化方向发展。
控制系统的结构从最初的CCS（计算机集中控制系统），到第二代的DCS（分散控制系统），发展到现在流行的FCS（现场总线控制系统）。
对诸如图像、语音信号等大数据量、高速率传输的要求，又催生了当前在商业领域风靡的以太网与控制网络的结合。
这股工业控制系统网络化浪潮又将诸如嵌入式技术、多标准工业控制网络互联、无线技术等多种当今流行技术融合进来。
随着人工智能、智能控制等学科的兴起与发展，基于人工智能思想的智能控制技术也将必然成为将来控制系统的发展主流，这必将大大推动科学技术的进步和工业控制技术的水平。
从计算机控制系统的发展历史来看，逐渐微型化也是计算机发展的一个主流，加之日新月异的高集成芯片的发展，各种处理器逐渐微型化发展，所以计算机控制系统也必将更加微型化。
通过计算机控制系统的发展历史，以及当下计算机控制系统所处的发展环境，我认为以先进控制技术理论为基础,通过Internet控制的智能化的嵌入式控制系统将会是计算机控制系统的一个发展趋势（即嵌入式系统+人工智能+Internet模式）。
随着各种硬件技术的发展及其他先进技术的发展还将会有更多的技术应用进来综合化是计算机控制系统的必然。