计算机控制技术的发展与应用——孔庆雪

计算机控制结课作业

题目计算机控制技术的发展及应用

系部自动化系

专业自动化

班级 082

学号 ******** 姓名孔庆雪

指导老师葛斌

日期 2011年12月20日

目录

1 引言 (2)

2 计算机控制技术的发展概况及趋势 (2)

2.1 计算机控制技术的发展过程 (2)

2.1.1开创时期 (2)

2.1.2直接数字控制时期 (3)

2.1.3小型计算机时期 (3)

2.1.4微型计算机时期 (3)

2.2 计算机控制技术的发展趋势 (4)

2.2.1计算机控制技术的网络化 (4)

2.2.2计算机控制技术的集成化 (4)

2.2.3计算机控制技术的智能化 (4)

2.2.4计算机控制技术的标准化 (5)

3 计算机控制技术的应用领域 (5)

3.1 计算机控制技术在医学领域的应用实例 (5)

3.2 计算机控制技术在农业领域的应用实例 (6)

3.3 计算机控制技术在航空航天领域的应用实例 (6)

3.4 计算机控制技术在工业领域的应用实例 (7)

4 关于计算机控制技术的思考 (8)

5 参考文献 (8)

1 引言

计算机控制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）和受控对象两大部分组成。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。本文将主要针对计算机控制技术的发展历史、当今现状以及计算机控制技术的发展趋势做一介绍，并结合它的具体实例介绍计算机控制技术的一些主要应用领域。

2 计算机控制技术的发展概况及趋势

2.1 计算机控制技术的发展过程

计算机控制技术的思想始于上世纪五十年代中期，美国TRW航空公司与美国德克萨斯州的一个炼油厂合作，进行计算机控制的研究，他们设计出了一个利用计算机控制实现反应器供料最佳分配，根据催化剂活性测量结果来控制热水的流量以及确定最优循环的系统。这项具有跨时代意义的工作为计算机控制技术的发展奠定了基础，从此，计算机控制技术迅速发展，并被各行各业广泛应用。

伴随着计算机技术的飞速发展，计算机控制技术也紧随其后，迅猛的发展起来，其发展过程大致可以分为四个阶段，下面将逐一为您介绍。

2.1.1开创时期

这一时期从1955年左右开始，经历了前后大约七年的时间。早期的计算机使用电子管，体积庞大，价格昂贵，可靠性差，因此只能从事一些操作指导和设定值控制。由于自动化控制中经常要求计算机对各种过程命令做出迅速响应，中断技术应运而生，使计算机能够对更紧迫的过程任务做出反应。

2.1.2直接数字控制时期

早期的计算机控制按照监督方式运行，属于操作知道或设定值控制，仍需要常规的模拟控制装置。1962年，英国的帝国化学工业公司利用计算机完全代替了原来的模拟控制。该计算机控制224个变量和129个阀门。由于计算机直接控制过程变量，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，简称DDC（Direct Digital Control）。

直接数字控制系统是计算机通过模拟量输入通道和开关量输入通道实时采集数据，然后按照一定的控制规律进行计算，最后发出控制信息，并通过模拟量输出通道和数字量输出通道直接控制生产过程。DDC系统属于计算机闭环控制系统，一次性投资较大，而增加一个控制回路并不需要增加很多费用。DDC系统的灵活性使得计算机控制技术的发展又进入了一个新的时代，也为计算机控制技术今后的发展奠定了基础。

2.1.3小型计算机时期

计算机控制技术的又一次飞跃发生在20世纪60年代后半期，大约1967年左右，随着计算机技术的发展，出现了各种体积小、速度快、工作可靠、价格便宜、适合工业控制的小型计算机，从此计算机控制技术进入了小型计算机时期。小型机的出现大大的拓宽了计算机控制系统的应用领域，市场日益扩大。

2.1.4微型计算机时期

1972后，微型计算机的出现和发展使计算机控制技术又进入了一个崭新的阶段。采用微型计算机，已经制造出大量的分级梯阶控制系统、分散型控制系统、专用控制器等，对工业的发展起到了巨大促进作用。随后出现了集散控制系统（Distributed Control System，简称DCS），DCS采用分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调的设计原则，把系统从上到下分为分散过程控制级、集中操作监控级、综合信息管理级，形成分级分布式控制。但DCS虽然在今天的工业控制中占有主导地位，但其自身仍存在着一些缺点，于是人们开始寻找用一根通信线缆将具有统一的通信协议通信接口的现场设备连接起来，在设备层传递的不再是I/O信号，而是数字信号，于是现场总线控制系统（Fieldbus Control

System，简称FCS）诞生了，并成为了计算机控制系统的发展趋势。

2.2 计算机控制技术的发展趋势

长期以来，计算机控制技术的发展始终紧随着计算机技术的发展步伐，如今计算机控制技术的发展又多了许多新的方向。

2.2.1计算机控制技术的网络化

在当今，计算机技术和网络技术正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。除了先前提到的集散控制系统以外，现场总线控制系统（Fieldbus Control System，简称FCS）也是计算机控制技术网络化下诞生的一个新的控制结构。

将控制系统网络化，使控制作用的实现不再局限于传统意义上的控制系统，而是由各种仪表单元分别独立完成各自的工作，然后再通过网络进行彼此间的信息交换和组织，并相互协作，最终实现预定完成的控制任务。这种近似于模块化的思想，可以使各部分独立工作，不产生干扰，有可以根据需要增减控制网络中的个体，大大增强了系统的实用性。

2.2.2计算机控制技术的集成化

计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System，简称CIMS）是在新的生产组织原理和概念指导下形成的一种新型生产模式，具有生产效率高、生产周期短、产品质量高等一系列极有吸引力的优点。CIMS将成为21世纪占主导地位的新型生产方式，世界上很多国家包括我国都已经把发展CIMS定为本国制造工业的发展战略，并制定了许多由政府或工业界支持的计划，用以推动计算机集成制造系统的开发与应用。计算机控制系统的集成化也已经成为当今计算机控制技术的又一发展趋势。

2.2.3计算机控制技术的智能化

目前的典型智能控制方法有：模糊控制、专家控制、神经网络控制等。