自动控制技术发展趋势研究 李炼勇

自动控制技术发展趋势研究李炼勇

摘要：自动控制技术发展大大提高了生产效率、降低了生产成本，特别是计算

机技术的发展给自动控制领域带来深远变革，自动控制领域呈现低能耗、高精度、综合化的发展趋势。本文以目前我国通用机床设备出发阐述自动控制技术发展的

现状，本文结合我国自动控制技术的现状，对我国自动控制技术的发展趋势进行

初步的探究。

关键词：自动化控制方向；发展；趋势

引言:主要介绍了自动化技术的产生、发展及发展趋势，所谓的自动化控制技

术是指通过一定的控制功能对工业生产的全过程进行自动控制的系统，实现所要

达到的控制目标，保证工业生产的有序化。自动化控制技术通过一定的控制功能

对生产中的温度、压力和湿度等进行自动化控制，已成了工业生产中的重要控制

手段。传统的人工控制与现代的自动化控制，无论是工作原理或者效果等有很大

的区别，现代的工业生产中想要实现自动化控制，操作人员必须具备熟练的自动

化技能技巧，还要制定合理的自动化控制方案。

一、以提高生产效率为目的自动控制技术现状

自动控制技术的目的就是为了提高效率，我国在发展自动控制技术中尽管围

绕实际情况，并且摒弃盲目实行自动化的做法，但是仍然存在宏观发展思路不明确，效益水平层次比较低的现象。国产自动控制设备由于精度差，可靠性低、实

用性差，开工率仅仅之只有55%左右。加之正处在制造业转型的初期，以往以人

口红利优势建立的手工制造业随着成本的增加，逐步丧失优势，自动控制发展显

得尤为突出。在全国的近12万家制造企业中，其自控技术发展也很不平衡，大

部分自动控制水平都比较落后，服装、玩具、电子元器件等手工劳动占有相当大

的比重，我国能够运用的自动控制设备不多。在已经装备的设备中，自动化水平低，产品合格率低。

二、自动化控制系统的发展方向

2.1自动化仪表技术也随着科技的发展而发展，对于仪器仪表有了更高的标准与要求。仪器仪表今后的发展方向是充分运用全新的工作原理以及选择全新的材

料和元件，比如运用超声波、X射线、微波、远红外线、核磁共振成像以及激光

等原理，运用不同的半导体敏感元器件、集成光路与电路、光导纤维等等。其最

终目标是使得仪器仪表更加小型化，重量更轻、生产成本不断降低以及更加有利

于使用和维修等。此外，运用微机使得仪器仪表的性能不断增强，使得仪器仪表

的自动化与智能化程度以及处理数据的能力进一步提高。从而实现仪器仪表不但

可以供单项使用，并且可以通过标准接口以及数据通道和计算机有效结合，构成

不同的测控管理工作的综合系统。

2.2分布式控制系统的发展方向

分布式控制系统为一种全新的计算机控制系统，它是基于集中式控制系统逐

步发展与演变出来的。它是主要由一个过程控制级以及过程监控级所构成的利用

通信网络作为其纽带的系统，将现代计算机技术、现代通信技术、现代图形显示

技术以及现代控制技术即4C技术进行综合，其指导思想是集中操作与分散控制

与集中操作、分级管理以及配置灵活等。我国生产的DCS系统早已运用于大型超

临界火力发电机组的控制系统。

2.3开放性控制系统的发展方向

当前的测控仪器愈来愈多使用嵌入式的操作系统核心软件以及性能非常高的

微处理的核心硬件系统的嵌入式系统技术，今后的仪器仪表以及计算机之间的相

互联系也会变得更加紧密，安捷伦公司认为仪器仪表等相关设备上都应该具有计

算机的全部接口，比如打印接、UBS、局域网网络等各种接口等，测量的结果也

应当利用UBS接口保存到移动硬盘等可移动存储设备中去，使用该设备就像操作

一台计算机一样，接口齐全的话可以将现场的各种测控仪表或者相关执行器设备

连接起来，在过程控制系统的主计算机的支持下，利用网络形成具备特定功能的

测量与控制系统，从而达到了对多种智能化现场测量与控制设备进行开放式的相

互连接。

2.4网络化控制的发展方向

现场总线技术通过数字化的通信技术，从而使得自动控制系统和现场的相关

设备连接到企业的信息网络，当作企业信息网络的底层，可以有效发挥智能仪表

的作功能。由于工业信息网络技术的快速发展，在不久的将来可能会产生以网络

结构体系为主的全新的自动化仪表，也就是IP智能现场仪表，比如建立在以嵌入

式互联网为基础的控制网络体系结构，其基本的特点是：Ethernet将贯穿到网络

的每一个层次，从而使得网络变得更加透明，覆盖到企业全部的运用范围从而达

到了实质意义上人工办公和工业自动化办公的完美融合，所以可以称之为扁平化

的工业信息控制网络，其优良的互连性以及可扩展性使得该系统成为实质意义上

的一种完全开放式的网络体系结构，从而实现了实质意义上的大统一。

现代先进的智能化的自动化仪表技术的发展不仅使得仪表自身的性能得到提升，对于控制网络的体系结构也产生了重大影响，它不再是只有单一功能固定结构，其适应性不断增强，功能也愈来愈完善，可以肯定的是，新一代的智能化仪

器仪表将会在计算机信息网络技术的支撑下获得更加广泛的运用。

三、自动化控制的发展趋势

3.1自动化控制的复杂化

随着社会经济的发展和科学技术的不断创新，为了跟随高新技术发展的步伐，满足各行业领域的需要，自动化控制系统必将朝着大规模化、复杂化得方向发展。自动化控制系统规模的不断扩大，其建模和仿真的工作任务也将面临越来越多的

困难。系统的建模涉及范围广泛，模型的转换、分辨率、模型之间的融合集成都

是亟待解决的问题。

3.2控制结构和算法的优化

自动化控制系统在应用和发展中，控制系统的结构的优化方向朝着分布式分

层递阶控制发展前进，随着系统结构的发展，控制算法也随之发展进化。

3.3混杂控制的发展应用

最近，混杂控制系统迅速发展，很快受到行业的关注和重视，很多专家学者

致力于该理论的研究。混杂控制系统的主要特点是通过一个框架结构的建立，将

离散系统和连续系统加以综合，在框架内部进行集成分析，形成一个综合优化的

系统。混杂控制系统综合数学、人工智能等多种学科技术，是自动化控制学科发

展的里程碑。

3.4非线性控制的发展应用

在控制领域总，非线性控制系统理论一直备受关注，发展迅速。在未来的技

术发展中，非线性控制系统以清晰的模型为基础，朝着更简单化、更实用化、高

性能化得方向发展。

3.5智能化控制

现今智能化控制系统已经逐渐兴起，并且表现出其独特的优势。在未来自动