微机控制技术的发展概况及趋势
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。
微机控制技术的发展概况及趋势
微机控制技术的发展概况及趋势微机控制技术是以微型计算机作为机电一体化的控制器,结合微型计算机的工作原理和接口设计,相应的控制硬件和软件以及它们的配合,实现对控制对象的控制的一门技术。
它的发展离不开自动控制理论和计算机技术的发展,随着科学技术的发展,人们越来越多地用计算机来实现控制系统。
本文从计算机控制系统的发展历史,我国工业控制机及系统的发展应用,计算机控制系统的发展趋势,这几个方面来阐述微机控制技术的发展概况及相关趋势。
计算机控制系统在60年代引入控制领域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。
[7]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。
90年代以来,随着各个学科的发展和交叉融合,随着现代大型工业生产自动化的不断兴起, 利用计算机网络作为控制工具的综合性控制系统,计算机集成系统(CIPS)应运而生。
它紧密依赖于最新发展的计算机技术、网络通信技术和控制技术,并且终将成为未来控制系统的发展趋势。
我国工业控制发展的道路是比较曲折的,20世纪80年代末到90年代初,我国市场上大都是首先引进了成套设备,在引进成套设备的同时相继引进了各种工控系统,来填充国内在这方面的不足,90年代后,在我国一批科学家的带领下,我国逐渐有了自己设计的控制系统和装置,建立自己的实验室,生产出属于自己版权的产品,然后在原有技术的基础上进行二次开发和应用,从1997年开始,大陆本土的IPC厂商开始进入该市场,IPC也随之发展成了中国第二代主流工控机技术。
微机控制技术的发展概况及趋势
微机控制技术的发展概况及趋势摘要微型计算机控制系统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。
文章介绍了计算机控制系统的组成及分类，微型计算机控制系统的硬件一般是由微型计算机、外部设备、输入输出通道和操作台等组成，控制软件是微型计算机控制系统的神经中枢，整个系统的工作都是在程序的指挥下进行协调工作，并介绍了计算机控制系统的发展历史，我国工业控制机以及系统的应用与发展，应用现状及发展趋势。
一、引言微型计算机控制系统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，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。
被控对象的范围很广，包括各行各业的生产过程、机械装置、交通工具、机器人、实验装置、仪器仪表、家庭生活设施和儿童玩具等。
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，也可以是为达到某种最优化目标。
二、计算机控制技术的发展历史计算机控制系统的发展是与计算机技术、控制技术的发展密切相关的。
计算机控制系统的发展大致经历了以下四个阶段：（一）计算机控制系统的开创期（20世纪50年代）。
1946年世界第一台电子计算机ENICA问世。
1952年，计算机首先被用来自动检测化工生产过程的过程参量并进行数据处理。
1954年，人们开始研究计算机的开环控制。
1956年3月开始，美国开辟了计算机控制的新纪元。
但是计算机控制并没有得到广泛的应用。
（二）直接数字控制阶段（20世纪60年代）。
1962年，英国研究了一台用于过程控制的计算机，实现了直接数字控制，但是系统的抗干扰性比较差，可靠性不是太好，因此许多计算机系统发生障碍。
（三）集中式计算机控制系统发展时期（1967-1975年）。
微型计算机控制技术的发展及应用
微型计算机控制技术的发展及应用
微型计算机控制技术是指利用微型计算机进行自动控制的技术。
随着计算机技术的发展，微型计算机控制技术也得到了广泛的应用和发展。
微型计算机控制技术的发
展主要经历了以下几个阶段：
1. 早期阶段：20世纪70年代初，随着微型计算机的出现，开始在工业控制中得
到应用。
这个阶段主要是基于单片机进行控制，控制系统的规模较小，功能较简单。
2. 进一步发展阶段：20世纪80年代中期至90年代初期，随着集成电路技术和计
算机软硬件技术的不断进步，微型计算机控制技术得到了进一步的发展。
控制系
统的规模和功能得到了扩大，能够进行更复杂的控制任务。
3. 现代化阶段：21世纪初至今，随着计算机技术的迅猛发展，微型计算机控制技术得到了更广泛的应用。
控制系统的规模进一步扩大，控制精度和速度得到了提高。
微型计算机控制技术与其他技术的集成发展，如机电一体化、通信技术、图
像处理技术等，使得控制系统具备更多的功能和应用领域。
微型计算机控制技术在各个领域都有着广泛的应用，例如工业自动化控制、交通
运输控制、电力系统控制、农业自动化控制等。
它能够实现对各种设备和系统的
精确控制和监测，提高生产效率和产品质量。
微型计算机控制技术还能够实现对
系统进行智能化、网络化和自适应控制，使控制系统更加灵活和高效。
微型计算
机控制技术的发展不断推动着自动化控制领域的进步，为各行各业提供了更高效、更智能的控制系统。
微型计算机的发展、现状及趋势
摘要：微机是电子计算机的一种，是根据其性能指标分类称其为即微型计算机。
它由微处理机(核心)、存储片、输入和输出片、系统总线等组成。
它的特点是体积小、灵活性大、价格便宜、使用方便。
20世纪80年代以来，微型计算机的类型越来越多，体积越来越小，功能越来越强。
关键字：微型计算机发展现状趋势1微机发展的标志——CPU的发展历程.一、第一代(1971~1973)：4位或低档8位微处理器和微型机代表产品是美国Intel公司首先的4004微处理器以及由它组成的MCS-4微型计算机(集成度为1200晶体管/片)。
随后又制成8008微处理器及由它组成的MCS-8微型计算机。
第一代微型机就采用了PMOS工艺，基本指令时间约为10~20µS，字长4位或8位，他的特点是:指令系统比较简单，运算功能较差，速度较慢，系统结构仍然停留在台式计算机的水平上，软件主要采用机器语言或简单的汇编语言，其价格低廉。
二、第二代(1974~1978)：中档的8位微处理器和微型机其间又分为两个阶段，1973-1978年为典型的第二代，以美国Intel公司的80和Motorola公司的MC6800为代表，集成度提高1~2倍，(Intel80集成度为4900管/片)，运算速度提高了一个数量级。
1976-1978年为高档的8位微型计算机和8位单片微型计算机阶段，称之为二代半。
高档8位微处理器，以美国ZILOG公司的Z80和Intel公司的8085为代表，集成度和速度都比典型的第二代提高了一倍以上(Intel8085集成度为9000管/片)。
8位单片微型机以Intel 集成度为9000管/片等为代表，它们主要用于控制和智能仪器。
总的来说，第二代微型机的特点是采用NMOS工艺，集成度提高1~4倍，运算速度提高10~15倍，基本指令执行时间约为1~2µS，指令系统比较完善，已具有典型的计算机系统结构以及中断、DMA等控制功能，寻址能力也有所增强，软件除采用汇编语言外，还配有BASIC，FORTRAN，PL/M等高级语言及其相应的解释程序和编译程序，并在后期开始配上操作系统。
微机控制技术的发展动向
微机控制技术的发展动向关键字：微型控制发展动向Keywords: Micro-control developments摘要：微机是电子计算机的一种，是根据其性能指标分类称其为即微型计算机。
它由微处理机(核心)、存储片、输入和输出片、系统总线等组成。
它的特点是体积小、灵活性大、价格便宜、使用方便。
20世纪80年代以来，微型计算机的类型越来越多，体积越来越小，功能越来越强。
Summary:Microcomputer is an electronic computer, according to their performance index classification for namely microcomputer. It consists of microprocessor (core), storage, input and output, the system bus, etc. It is characterized by small volume, price cheap, flexible and convenient use. Since 1980s, the microcomputer type more volume, smaller, more stronger.正文：微型计算机简称“微型机”、“微机”，由于其具备人脑的某些功能，所以也称其为“微电脑”。
是由大规模集成电路组成的、体积较小的电子计算机。
它是以微处理器为基础，配以内存储器及输入输出(I/0)接口电路和相应的辅助电路而构成的裸机。
特点是体积小、灵活性大、价格便宜、使用方便。
把微型计算机集成在一个芯片上即构成单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)。
由微型计算机配以相应的外围设备（如打印机）及其他专用电路、电源、面板、机架以及足够的软件构成的系统叫做微型计算机系统(Microcomputer System)（即通常说的电脑）。
微型计算机控制技术的发展趋势
微型计算机控制技术的发展趋势进入90年代以来，随着计算机的普及以及计算机技术和通讯技术的发展，网络也越来越快地走近我们，计算机网络已成为当今信息时代的支柱。
计算机与通信的结合产生了计算机网络，信息社会对计算机网络的依赖，又使得计算机网络本身运行的可靠性变得至关重要，向网络的管理运行提出了更高的要求。
网络系统的维护与管理日趋繁杂，网络管理人员用人工方法管理网络已无法可靠、迅速地保障网络的正常运行；无法满足当前开放式异种机互联网络环境的需要，人们迫切地需要用计算机来管理网络，提高网络管理水平，使信息安全，快捷地传递。
于是计算机网络管理系统便应运而生了。
一、计算机网络管理系统的基本知识（一）计算机网络管理系统的概念计算机网络管理系统就是管理网络的软件系统。
计算机网络管理就是收集网络中各个组成部分的静态、动态地运行信息，并在这些信息的基础上进行分析和做出相应的处理，以保证网络安全、可靠、高效地运行，从而合理分配网络资源、动态配置网络负载，优化网络性能、减少网络维护费用。
（二）网络管理系统的基本构成概括地说，一个典型的网络管理系统包括四个要素：管理员、管理代理、管理信息数据库、代理服务设备。
1．管理员。
实施网络管理的实体，驻留在管理工作站上。
它是整个网络系统的核心，完成复杂网络管理的各项功能。
网络管理系统要求管理代理定期收集重要的设备信息，收集到的信息将用于确定单个网络设备、部分网络或整个网络运行的状态是否正常。
2．管理代理。
网络管理代理是驻留在网络设备(这里的设备可以是UNIX工作站、网络打印机，也可以是其它的网络设备)中的软件模块，它可以获得本地设备的运转状态、设备特性、系统配置等相关信息。
网络管理代理所起的作用是：充当管理系统与管理代理软件驻留设备之间的中介，通过控制设备的管理信息数据库(MIB)中的信息来管理该设备。
3．管理信息库。
它存储在被管理对象的存储器中，管理库是一个动态刷新的数据库，它包括网络设备的配置信息，数据通信的统计信息，安全性信息和设备特有信息。
微型计算机控制系统的发展趋势
随着科学技术的进步和发展，微型计算机在自动控制领域中得到了广泛的应用。
目前，绝大多数自动控制系统都可以用计算机来实现，微型计算机的广泛应用也促进了自动控制技术的发展，出现了许多新的自动控制理论。
特别是近年来计算机技术、自动控制技术、检测与传感技术、通讯与网络技术、微电子技术的高速发展，给微型计算机控制技术带来了巨大的变革。
随着企业生产规模的逐渐扩大，对生产过程的自动化程度要求越来越高，系统控制在向着更加复杂、可靠性以及精确性要求更高的方向发展。
这就要求必须有更加先进的控制系统与之相适应。
微型计算机自出现以来，便以其集成度高、功能强、体积小、功耗低、价格廉、灵活方便等一系列优点，广泛应用于国防、航空航天、海洋、地质、气候、教育、经济、日常生活的各个领域，并发挥着巨大的作用。
当前微型计算机控制系统的发展，也促进了控制理论的发展。
系统辨识、最优控制、自适应控制等理论的研究最终也只能借助于计算机控制系统来实现。
当然，自动控制理论特别是现代控制理论本身的发展又反过来推动计算机控制系统的应用和发展，促进工业生产自动化水平的不断提高，为计算机控制提供更新的理论基础。
随着自动控制理论和计算机应用技术的发展，生产过程将进一步微机化、规范化和科学化，使各生产职能管理部门能够利用计算机终端通过电话线或光纤通讯线路与微机控制系统联网，随时从公用数据库中了解、分析生产情况，以便对下一步的生产和技术改造进行决策，有利于提高生产率和产品质量。
微型计算机系统是当今社会的一个热点和主流，具有很大的优势。
随着社会信息化和移动计算应用的飞速发展，微型计算机系统的发展将会日新月异，将不断朝着更具微型化、模块化、网络化、智能化、人性化、个性化以及环保化的方向进军。
参考文献［1］张春光"微型计算机控制技术"北京：化学工业出版社"［2］刘复华"单片机及其应用系统设计"北京：清华大学出版社。
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92 8/2011微机控制技术的发展概况及趋势
刘 欢
（中国地质大学机电学院 湖北省 430074）
摘 要 微机控制技术的发展离不开自动控制理论和计算机技术的发展。
本文从计算机控制系统的发展历史，我国工业控制机以及系统的应用与发展，计算机控制理论的发展过程与新型控制策略，计算机控制系统的发展趋势四个方面阐述微机控制技术的发展概况及趋势。
关键词 工控机 控制理论 控制策略 发展趋势
一、计算机控制技术的发展历史
计算机控制系统的发展是与计算机技术、控制技术的发展密切相关的。
计算机控制系统的发展大致经历了以下四个阶段：（一）计算机控制系统的开创期（20世纪50年代）。
1946年世界第一台电子计算机ENICA问世。
1952年，计算机首先被用来自动检测化工生产过程的过程参量并进行数据处理。
1954年，人们开始研究计算机的开环控制。
1956年3月开始，美国开辟了计算机控制的新纪元。
但是计算机控制并没有得到广泛的应用。
（二）直接数字控制阶段（20世纪60年代）。
1962年，英国研究了一台用于过程控制的计算机，实现了直接数字控制，但是系统的抗干扰性比较差，可靠性不是太好，因此许多计算机系统发生障碍。
（三）集中式计算机控制系统发展时期（1967-1975年）。
20世界60年代，人们提出了集中式计算机控制系统。
但是仍不能满足工业生产的控制要求。
（四）以微处理器为核心的分层分布式控制系统（1975年至今）。
分散性控制系统（DCS）采用分层分布式的递阶控制结构，用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。
DCS在世界范围内获得了广泛应用。
FCS中用数字信号代替了模拟信号。
二、中国工控机及系统的应用与发展
（一）国内工控机应用领域。
国内工控机应用领域正在不断扩展，IPC已经成为计算机应用的重要分支。
随着工业控制要求的不断提高，需要新一代Compact PCI总线和PXI总线工控机诞生。
（二）中国工控机技术的发展。
IPC(工控机)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。
第二阶段是从1991年到1996，IPC的应用也从传统工业控制向数据通信、电信、电力等对可靠性要求较高的行业延伸。
第三阶段是从1997年开始，大陆本土的IPC厂商开始进入该市场，IPC也随之发展成了中国第二代主流工控机技术。
三、计算机控制理论与新型控制理论
（一）计算机控制理论。
若忽略数字信号的量化效应，可将计算机控制系统看成采样控制系统。
在采样控制系统中，如果将其中的连续环节离散化，整个系统便成为纯粹的离散系统。
计算机控制理论的发展过程主要有以下理论：
1.采样理论。
采样理论主要包括香农采样定理、采样频谱及混叠、采样信号的恢复以及采样系统的结构图分析等。
2.差分方程。
许多特征都可以通过分析一个线性时不变的差分方程来理解，即用差分方程代替了微分方程
3.变换理论。
霍尔维兹于1947年对序列可用来分析离散系统的性能以及稳定性。
4.状态空间理论。
基于状态空间模型的按极点配置的设计法和最优设计法可以对离散系统进行分析和设计
5.系统辨识和自适应控制。
它包括连续模型和性能指标的离散化，性能指标函数的计算，采样控制系统的仿真和采样周期的选择等。
（二）新型控制理论。
对于结构复杂，时变的非线性的系统，采用新型控制策略是非常有效的。
新型控制策略主要包括：
1.鲁棒控制。
其基本思想是在设计中设法使系统对模型的变化不敏感，使控制系统在模型误差扰动下仍能保持稳定，品质也保持在工程所能接受的范围内。
鲁棒控制主要有代数方法和频域方法。
2.模糊控制。
凡是无法建立数学模型或难以建立数学模型的场合都可以采用模糊控制。
3.专家控制。
工程控制论与专家系统的结合形成了专家控制系统，专家控制系统广泛应用于故障诊断、各种工业控制和工业设计的智能控制系统。
4.神经控制。
神经控制是一种基本上不依赖与模型的控制方法。
5.预测控制。
20世纪70年代中期在美、法等国的工业控制领域内，如动态矩阵控制、模型算法控制，这类算法以对象的阶跃响应或脉冲响应直接作为模型，目前逐渐形成了工业过程控制的一个新方向。
四、计算机控制系统的发展趋势
要发展计算机控制技术，必须对生产过程知识、测量技术、计算机技术和控制理论等领域进行广泛深入地研究。
（一）开放式控制系统的兴起。
目前，各系统的体系结构并不一致，相互之间缺乏兼容性和互换性，各厂家的系统不具备可移植性和互操作性，真正实现控制系统的开放性，还有很长的路要走。
（二）推广发展智能控制系统。
常用的智能控制策略包括模糊控制、专家控制、学习控制以及神经控制等，智能化是控制系统技术水平的重要标志。
（三）采用新型的分层分布式控制系统。
发展以Bitbus、现场总线等先进网络技术为基础的DCS和FCS控制结构，并采用先进控制策略，向LCA系统的方向发展，实现计算机集成制造系统。
（四）推广应用先进的控制技术。
普及应用PLC；采用智能化的仪器仪表；根据应用要求选择处理器
（五）控制系统的综合自动化。
综合自动化包括计算机集成制造系统和计算机集成过程系统，是过程工业中的CIMS。
（六）控制系统的网络化与虚拟化。
在数字化基础上，虚拟化技术的研究正在迅速发展，它主要包括虚拟现实、虚拟产品开发、虚拟制造和虚拟企业等。
（七）控制系统的绿色化。
绿色自动化技术的概念，保证信息安全与减少信息污染、电磁谱波抑制、洁净生产、人机和谐和绿色制造等。
参考文献：
[1]徐建军.计算机控制系统理论与应用[M].北京:机械工业出版社,2008:17-22.
[2]张艳兵.计算机控制技术[M].北京:国防工业出版社,2008:17-20.
[3]黄勤.微型计算机控制技术[M].北京:机械工业出版社,2009:12-14. (编辑 王立建)。