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1、第第 1 1 章章 计算机控制系统概述计算机控制系统概述自动化教研室寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.3 计算机控制的发展概况及发展趋势计算机控制的发展概况及发展趋势1.2 计算机控制系统的分类计算机控制系统的分类1.1 计算机控制系统特征与组成计算机控制系统特征与组成寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.1 计算机控制系统的特征与组成计算机控制系统的特征与组成1.1.2 计算机控制系统的硬件组成计算机控制系统的硬件组成1.1.
2、3 计算机控制系统的软件计算机控制系统的软件1.1.1 计算机控制系统的特征与工作原理计算机控制系统的特征与工作原理寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.1.1 计算机控制系统的特征与工作原理计算机控制系统的特征与工作原理 从模拟控制系统发展到计算机控制系统，控制器结构、从模拟控制系统发展到计算机控制系统，控制器结构、控制器中的信号形式、系统的过程通道内容、控制量的产控制器中的信号形式、系统的过程通道内容、控制量的产生方法、控制系统的组成观念均发生了重大变化。生方法、控制系统的组成观念均发生了重大变化。计算机控制
3、系统在系统结构方面有自己独特的内容；计算机控制系统在系统结构方面有自己独特的内容；在功能配置方面呈现出模拟控制系统无可比拟的优势。在功能配置方面呈现出模拟控制系统无可比拟的优势。将模拟自动控制系统中的控制器的功能用计算机来将模拟自动控制系统中的控制器的功能用计算机来实现，就可构成实现，就可构成典型的计算机控制系统，系统框图如图典型的计算机控制系统，系统框图如图1.1所示。所示。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多图图1.1计算机控制系统基本框图计算机控制系统基本框图寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工
4、。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 计算机控制系统由硬件和软件两个基本部分组成。计算机控制系统由硬件和软件两个基本部分组成。硬件指计算机本身及其外部设备；硬件指计算机本身及其外部设备；软件指管理计算机的程序及生产过程应用程序。软件指管理计算机的程序及生产过程应用程序。只有软件和硬件有机的结合，计算机控制系统才能正只有软件和硬件有机的结合，计算机控制系统才能正常运行。常运行。计算机控制系统计算机控制系统硬件部分硬件部分软件部分软件部分控制计算机控制计算机外围设备外围设备系统软件系统软件应用软件应用软件寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充
5、实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多执行控制功能的核心部件是计算机，是模数混合系统；执行控制功能的核心部件是计算机，是模数混合系统；控制规律利用软件实现，便于实现复杂的控制规律；控制规律利用软件实现，便于实现复杂的控制规律；可同时控制多个回路；可同时控制多个回路；存在开环控制系统、闭环控制系统等不同类型的控制系存在开环控制系统、闭环控制系统等不同类型的控制系统。统。结构特征结构特征信号信号特征特征模拟控制系统中各处的信号均为模拟信号；模拟控制系统中各处的信号均为模拟信号；计算机控制系统中除仍有模拟信号外，还有离散模拟、计算机控制系统中除仍有模拟信号外，还有离散模拟、离散数字等多
6、种信号形式。离散数字等多种信号形式。计算机控制系统的信号流程如图计算机控制系统的信号流程如图1.2所示所示。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多图1.2计算机控制系统的信号流程 寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 在控制系统中引入计算机，利用计算机的运算、逻辑在控制系统中引入计算机，利用计算机的运算、逻辑判断和记忆等功能完成多种控制任务。判断和记忆等功能完成多种控制任务。由于计算机只能处理数字信号，为了信号的匹配，在由于计算机只能处理
7、数字信号，为了信号的匹配，在计算机的输入和输出必须配置计算机的输入和输出必须配置A/D（模（模/数转换器）和数转换器）和D/A（数（数/模转换器）。模转换器）。反馈量经反馈量经A/D转换为数字量以后，才能输入给计算机。转换为数字量以后，才能输入给计算机。然后计算机根据偏差，按某种控制规律（如然后计算机根据偏差，按某种控制规律（如PID控制）进控制）进行运算；行运算；计算结果（数字信号）再经计算结果（数字信号）再经D/A转换器，将数字信号转换器，将数字信号转换为模拟信号输出到执行机构，完成对被控对象的控制。转换为模拟信号输出到执行机构，完成对被控对象的控制。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生
8、都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多按照计算机控制系统中信号的传输方向，系统的信息通道按照计算机控制系统中信号的传输方向，系统的信息通道由三部分组成由三部分组成 过程输出通道过程输出通道，包含由，包含由D/A转换器组成的模拟量输出通转换器组成的模拟量输出通道和开关量输出通道。道和开关量输出通道。过程输入通道过程输入通道，包含由，包含由A/D转换器组成的模拟量输入通转换器组成的模拟量输入通道和开关量输入通道。道和开关量输入通道。人机交互通道人机交互通道，系统操作者通过人机交互通道向计算机，系统操作者通过人机交互通道向计算机控制系统发布相关命令，提供操作参
9、数，修改设置内容控制系统发布相关命令，提供操作参数，修改设置内容等，计算机则可通过人机交互通道向系统操作者显示相等，计算机则可通过人机交互通道向系统操作者显示相关参数、系统工作状态、对像控制效果等。关参数、系统工作状态、对像控制效果等。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 计算机控制系统除了包含连续信号外，还包含数字信号，计算机控制系统除了包含连续信号外，还包含数字信号，因而计算机控制系统与模拟控制系统在本质上有许多不同，因而计算机控制系统与模拟控制系统在本质上有许多不同，需采用专门的理论来分析和设计。需采用专门的
10、理论来分析和设计。常用的设计方法有两种：常用的设计方法有两种：模拟调节规律离散化设计法模拟调节规律离散化设计法 直接设计法。直接设计法。以软件代替硬件以软件代替硬件 数据存储数据存储 状态、数据显示状态、数据显示 管理功能管理功能 控制方法特征控制方法特征功能特征功能特征寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.1.2 计算机控制系统的工作原理计算机控制系统的工作原理计算机控制过程可归结为如下四个步骤：计算机控制过程可归结为如下四个步骤：实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值实时数据采集：对来自测量变送装置
11、的被控量的瞬时值进行检测并输入。进行检测并输入。实时控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并实时控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按已定的控制规律，决定将要采取的控制行为。按已定的控制规律，决定将要采取的控制行为。实时控制输出：根据控制决策、适时地对执行机构发出实时控制输出：根据控制决策、适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。控制信号，完成控制任务。信息管理：随着网络技术和控制策略的发展，信息共享信息管理：随着网络技术和控制策略的发展，信息共享和管理也是计算机控制系统必须完成的功能。和管理也是计算机控制系统必须完成的功能。上述过程不断重复，使整个系统按照一定的品质指标进上述
12、过程不断重复，使整个系统按照一定的品质指标进行工作行工作,并对控制量和设备本身的异常现象及时作出处并对控制量和设备本身的异常现象及时作出处理理计算机控制系统的工作原理计算机控制系统的工作原理寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多在线方式和离线方式在线方式和离线方式 生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称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。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作相应操
13、作的方式称为离线方式或脱机方式。人进行联系并作相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。实时的含义实时的含义 指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完指信号的输入、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。成，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度进行控制。计算机控制系统的工作方式计算机控制系统的工作方式寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.1.2 计算机控制系统的硬件组成计算机控制系统的硬件组成v计算机控制系统由计算机（工控机）和生产过程两大部计算机控制系统由计算机（
14、工控机）和生产过程两大部分组成。其硬件组成框图如图分组成。其硬件组成框图如图1.31.3所示，所示，图图1.3 计算机控制系统硬件组成框图计算机控制系统硬件组成框图寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多工控机工控机主机板主机板 工业控制机的核心，由中央处理器（工业控制机的核心，由中央处理器（CPU）、存储器）、存储器（RAM、ROM）、监控定时器、电源掉电监测、保存重）、监控定时器、电源掉电监测、保存重要数据的后备存储器、实时日历时钟等部件组成。要数据的后备存储器、实时日历时钟等部件组成。主机板的作用是将采集到的实时
15、信息按照预定程序进主机板的作用是将采集到的实时信息按照预定程序进行必要的数值计算、逻辑判断、数据处理，及时选择控制行必要的数值计算、逻辑判断、数据处理，及时选择控制策略并将结果输出到工业过程。策略并将结果输出到工业过程。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多系统总线系统总线 系统总线可分为内部总线和外部总线。内部总线是工系统总线可分为内部总线和外部总线。内部总线是工控机内部各组成部分之间进行信息传送的公共通道，是一控机内部各组成部分之间进行信息传送的公共通道，是一组信号线的集合。组信号线的集合。常用的内部总线有常用的
16、内部总线有IBM PC、PCI、ISA和和STD总线。总线。外部总线是工控机与其它计算机和智能设备进行信息外部总线是工控机与其它计算机和智能设备进行信息传送的公共通道，常用外部总线有传送的公共通道，常用外部总线有RS-232C、RS485和和IEEE-488通信总线。通信总线。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多输入输入/输出模板输出模板 工控机和生产过程之间进行信号传递和变换的连接通道。工控机和生产过程之间进行信号传递和变换的连接通道。主要包括模拟量输入通道（主要包括模拟量输入通道（AI）、模拟量输出通道）、模拟
17、量输出通道（AO）、数字量（开关量）输入通道（）、数字量（开关量）输入通道（DI）、数字量（开关）、数字量（开关量）输出通道（量）输出通道（DO）。）。输入通道的作用是将生产过程的信号变换成主机板能够接输入通道的作用是将生产过程的信号变换成主机板能够接受和识别的代码。受和识别的代码。输出通道的作用是将主机板输出的控制命令和数据进行变输出通道的作用是将主机板输出的控制命令和数据进行变换，作为执行机构或电气开关的控制信号。换，作为执行机构或电气开关的控制信号。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多通信接口通信接口 通信接
18、口是工业控制机与其它计算机和智能设备进通信接口是工业控制机与其它计算机和智能设备进行信息传送的通道。行信息传送的通道。常用常用IEEE-488、RS-232C和和RS485接口。接口。USB总总线接口技术正日益受到重视。线接口技术正日益受到重视。人人机接口机接口 人人机接口包括显示器、键盘、打印机以及专用操作机接口包括显示器、键盘、打印机以及专用操作显示台等。显示台等。通过人通过人机接口设备，操作员与计算机之间可以进行机接口设备，操作员与计算机之间可以进行信息交换。信息交换。人人机接口既可以用于显示工业生产过程的状况，也机接口既可以用于显示工业生产过程的状况，也可以用于修改运行参数。可以用于修
19、改运行参数。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多磁盘系统磁盘系统 可以用半导体虚拟磁盘，也可以配通用的硬磁盘或采用可以用半导体虚拟磁盘，也可以配通用的硬磁盘或采用USB磁磁盘。盘。生产过程包括被控对象、执行机构等装置，这些装置生产过程包括被控对象、执行机构等装置，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，根都有各种类型的标准产品，在设计计算机控制系统时，根据实际需求合理选型即可。据实际需求合理选型即可。生产过程生产过程寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但
20、是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.1.4 计算机控制系统软件计算机控制系统软件 按功能分类，按功能分类，软件软件分为分为系统软件系统软件和和应用软件应用软件两大部分。两大部分。系统软件系统软件一般是由计算机厂家提供的，用来管理计算机一般是由计算机厂家提供的，用来管理计算机本身的资源、方便用户使用计算机的软件。它主要包括操本身的资源、方便用户使用计算机的软件。它主要包括操作系统、各种编译软件、监控管理软件，这些软件一般不作系统、各种编译软件、监控管理软件，这些软件一般不需要用户自己设计，它们只是作为开发应用软件的工具。需要用户自己设计，它们只是作为开发应用软件的工具。应用软件应用软件是面向生产
21、过程的程序，如是面向生产过程的程序，如A/D、D/A转换程转换程序，数据采样，数字滤波程序、标度变换程序、控制量计序，数据采样，数字滤波程序、标度变换程序、控制量计算程序等等。应用软件大都由用户自己根据实际需要进行算程序等等。应用软件大都由用户自己根据实际需要进行开发。应用软件的优劣，将给控制系统的功能、精度和效开发。应用软件的优劣，将给控制系统的功能、精度和效率带来很大的影响，它的设计是非常重要的。率带来很大的影响，它的设计是非常重要的。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.2 计算机控制系统的分类计算机控制系
22、统的分类1.2.1 操作指导控制系统操作指导控制系统1.2.2 直接数字控制系统直接数字控制系统1.2.3 监督计算机控制系统监督计算机控制系统1.2.4 集散控制系统集散控制系统1.2.5 现场总线控制系统现场总线控制系统1.2.6 综合自动化系统综合自动化系统寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.2.1 操作指导控制系统操作指导控制系统操作指导控制系统（操作指导控制系统（OIS）指计算机的输出不直接用来控制）指计算机的输出不直接用来控制生产对象，而只是对系统过程参数进行收集、加工处理、然生产对象，而只是对系统
23、过程参数进行收集、加工处理、然后输出数据。后输出数据。图图1.4 操作指导控制系统原理图操作指导控制系统原理图寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.2.2 直接数字控制系统直接数字控制系统直接数字控制系统（直接数字控制系统（DDC）是计算机用于工业过程控制最普）是计算机用于工业过程控制最普遍的一种方式。遍的一种方式。图图1.5 直接数字控制系统直接数字控制系统寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.2.3 监督计算机控制系统监督计算机
24、控制系统在监督计算机控制系统（在监督计算机控制系统（SCC）中，计算机根据工艺参数和）中，计算机根据工艺参数和过程参量检测值，按照所设计的控制算法进行计算，计算出过程参量检测值，按照所设计的控制算法进行计算，计算出最佳设定值直接传给常规模拟调节器或者最佳设定值直接传给常规模拟调节器或者DDC计算机，最后计算机，最后由模拟调节器或由模拟调节器或DDC计算机控制生产过程。计算机控制生产过程。1.SCC加上模拟调节器的控制系统加上模拟调节器的控制系统图1.6监督计算机控制系统(a)SCC+模拟调节器寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假
25、招工的陷阱很多2.SCC加上加上DDC的控制系统的控制系统这是一种二级控制系统，这是一种二级控制系统，SCC可采用较高档的计算机，它可采用较高档的计算机，它与与DDC之间通过接口进行信息交换。之间通过接口进行信息交换。SCC计算机完成工计算机完成工段、车间等高一级的最优化分析和计算，然后给出最优设段、车间等高一级的最优化分析和计算，然后给出最优设定值，送给定值，送给DDC计算机执行控制。计算机执行控制。图1.6监督计算机控制系统(b)SCC+DDC 寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.2.4 集散控制系统集散控
26、制系统 集散控制系统（集散控制系统（DCS）就是企业经营管理和生产过程）就是企业经营管理和生产过程控制分别由几级计算机进行控制，实现分散控制、集中管控制分别由几级计算机进行控制，实现分散控制、集中管理的系统。理的系统。系统每一级都有自己的功能，基本上是独立的，但级系统每一级都有自己的功能，基本上是独立的，但级与级之间或同级的计算机之间又有一定的联系，相互之间与级之间或同级的计算机之间又有一定的联系，相互之间实现通信实现通信 寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备
27、过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.2.5 现场总线控制系统现场总线控制系统 现场总线控制系统（现场总线控制系统（FCS）是新一代分布式控制系统，）是新一代分布式控制系统，它变革了它变革了DCS直接控制层的控制站和生产现场层的模拟直接控制层的控制站和生产现场层的模拟仪表，保留了仪表，保留了DCS的操作监控层、生产管理层和决策管的操作监控层、生产管理层和决策管理层。理层。FCS从下至上依次分为现场控制层、操作监控层、从下至上依次分为现场控制层、操作监控层、生产管理层和决策管理层，如图生产管理层和决策管理层，如图1.8所示。其中现场控所示。其中现场控制层是制层是FCS所
28、特有的，另外三层和所特有的，另外三层和DCS相同。现场总线相同。现场总线控制系统的核心是现场总线。控制系统的核心是现场总线。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.2.6 综合自动化系统综合自动化系统综合自动化系统又称现代集成制造系统（综合自动化系统又称现代集成制造系统（CIMS）。其中）。其中“现代现代”的意思是信息化、智能化和计算机化。的意思是信息化、智能化和计算机化。“集成集成”包含信息集成、功
29、能集成等。包含信息集成、功能集成等。综合自动化系统采用综合自动化系统采用BPS/MES/PCS三层结构三层结构 寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.3 计算机控制的发展概况及趋势计算机控制的发展概况及趋势1.3.1 计算机控制系统的发展过程计算机控制系统的发展过程1.3.2 计算机控制理论的发展概况计算机控制理论的发展概况1.3.3 计算机控制系统的发展趋势计算机控制系统的发展趋势寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.3.1 计算
30、机控制系统的发展过程计算机控制系统的发展过程v第一台电子计算机于第一台电子计算机于1946年在美国问世。年在美国问世。v二十世纪二十世纪50年代末，计算机用于过程控制年代末，计算机用于过程控制；v1962年年,英国帝国化学工业公司实现了一个英国帝国化学工业公司实现了一个DDC系统系统；v 二十世纪二十世纪60年代后期年代后期，出现了适合工业生产过程控制的小型，出现了适合工业生产过程控制的小型计算机计算机；v1972年出现了微型计算机年出现了微型计算机，使计算机控制由集中式的控制结，使计算机控制由集中式的控制结构（用一台计算机完成许多控制回路的控制），转变成分散控构（用一台计算机完成许多控制回路
31、的控制），转变成分散控制结构。分布式控制系统（制结构。分布式控制系统（DCS）开始普及应用；）开始普及应用；v从二十世纪从二十世纪80年代后期到年代后期到90年代，计算机技术又有了飞速的发年代，计算机技术又有了飞速的发展，微处理器已由展，微处理器已由16位发展到位发展到32位，并且进一步向位，并且进一步向64位过渡。位过渡。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多v工业控制计算机、现场控制器、单回路调节器和各种可编程控工业控制计算机、现场控制器、单回路调节器和各种可编程控制器制器(PLC)之间具有较强的通信能力，使它们
32、能很方便地构成之间具有较强的通信能力，使它们能很方便地构成一个综合自动化系统，实现综合自动化的目标。一个综合自动化系统，实现综合自动化的目标。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.3.2 计算机控制理论的发展概况计算机控制理论的发展概况v采样控制理论采样控制理论v离散系统理论离散系统理论v采样系统理论采样系统理论v数字系统理论数字系统理论 寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多v(1)离散系统理论离散系统理论v主要指对离散系统进行分析和
33、设计的各种方法的研究。主要指对离散系统进行分析和设计的各种方法的研究。a.差分方程及差分方程及z变换理论变换理论：利用差分方程、：利用差分方程、z变换及变换及z传传递因数等数学工具来分析离散系统的性能及稳定性递因数等数学工具来分析离散系统的性能及稳定性 vb.常规设计方法常规设计方法：以：以z传递函数作为数学模型对离散系传递函数作为数学模型对离散系统进行常规设计的各种方法的研究，如有限拍控制、根统进行常规设计的各种方法的研究，如有限拍控制、根轨迹法设计、离散轨迹法设计、离散PID控制、参数寻优设计及直接解析控制、参数寻优设计及直接解析设计法等。设计法等。vc.按极点配置的设计法按极点配置的设计
34、法vd.最优设计方法最优设计方法 ve.系统辨识及自适应控制系统辨识及自适应控制寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多v(2)采样系统理论采样系统理论v除了包括离散系统的理论外，还包括以下一些内容：除了包括离散系统的理论外，还包括以下一些内容：v采样理论采样理论:它主要包括香农它主要包括香农(shannon)采样定理、采样频谱及采样定理、采样频谱及混迭、采样信号的恢复以及采样系统的结构图分析等。混迭、采样信号的恢复以及采样系统的结构图分析等。v连续模型及性能指标的离散化连续模型及性能指标的离散化。v性能指标函数的计算
35、性能指标函数的计算。v采样控制系统的仿真采样控制系统的仿真。v采样周期的选择采样周期的选择。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多v数字系统理论数字系统理论v除了包括离散系统和采样系统外，还包括数字信号量化效应的除了包括离散系统和采样系统外，还包括数字信号量化效应的研究。研究。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多v先进控制技术先进控制技术v鲁棒控制鲁棒控制 v预测控制预测控制 v模糊控制模糊控制 v神经控制神经控制 v专家控制专家控制 v
36、遗传算法遗传算法寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多v鲁棒控制鲁棒控制 v 控制系统的鲁棒性是指系统的某种性能或某个指标控制系统的鲁棒性是指系统的某种性能或某个指标在某种扰动小保持不变的程度（或对扰动不敏感的程度）在某种扰动小保持不变的程度（或对扰动不敏感的程度）。v 其基本思想是在设计中设法使系统对模型的变化不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。质也保持在工程所能接受的范围内。v
37、 鲁棒控制主要有代数方法和频域方法，前者的研究鲁棒控制主要有代数方法和频域方法，前者的研究对象是系统的状态矩阵或特征多项式，讨论多项式族或对象是系统的状态矩阵或特征多项式，讨论多项式族或矩阵族的鲁棒控制；后者是从系统的传递函数矩阵出发，矩阵族的鲁棒控制；后者是从系统的传递函数矩阵出发，通过使系统由扰动至偏差的传递函数矩阵通过使系统由扰动至偏差的传递函数矩阵H的范数取的范数取极小，来设计出相应的控制规律。极小，来设计出相应的控制规律。v 鲁棒控制控制理论成果主要应用在飞行器、柔性结鲁棒控制控制理论成果主要应用在飞行器、柔性结构、机器人等领域，在工业过程控制领域应用较少。构、机器人等领域，在工业过
38、程控制领域应用较少。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多v预测控制预测控制v 预测控制是一种基于模型又不过分依赖模型的控制策略，预测控制是一种基于模型又不过分依赖模型的控制策略，其基本思想类似于人的思维与决策，即根据头脑中对外部世界其基本思想类似于人的思维与决策，即根据头脑中对外部世界的了解，通过快速思维不断比较各种方案可能造成的后果，从的了解，通过快速思维不断比较各种方案可能造成的后果，从中择优予以实施。中择优予以实施。v 它的各种算法是建立在模型预测它的各种算法是建立在模型预测滚动优化滚动优化反馈校正等反馈校正
39、等三条基本原理上的，其核心是在线优化。这种三条基本原理上的，其核心是在线优化。这种“边走边看边走边看”的的滚动优化控制策略可以随时顾及模型失配、时变、非线性或其滚动优化控制策略可以随时顾及模型失配、时变、非线性或其它干扰因素等不确定性，及时进行弥补，减少偏差，以获得较它干扰因素等不确定性，及时进行弥补，减少偏差，以获得较高的综合控制质量。高的综合控制质量。v 预测控制集建模、优化和反馈于一体，三者滚动进行，预测控制集建模、优化和反馈于一体，三者滚动进行，其深刻的控制思想和优良的控制效果，一直为学术界和工业界其深刻的控制思想和优良的控制效果，一直为学术界和工业界所瞩目。所瞩目。寒假来临，不少的高
40、中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多v模糊控制模糊控制v 模糊控制是一种应用模糊集合理论的控制方法。凡是无法模糊控制是一种应用模糊集合理论的控制方法。凡是无法建立数学模型或难以建立数学模型的场合都可采用模糊控制技建立数学模型或难以建立数学模型的场合都可采用模糊控制技术。术。v 模糊控制的特点是：一方面，模糊控制提供了一种实现基模糊控制的特点是：一方面，模糊控制提供了一种实现基于自然语言描述规则的控制规律的新机制；另一方面，模糊控于自然语言描述规则的控制规律的新机制；另一方面，模糊控制器提供了一种改进非线性控制器的替代方法，这些非线性
41、控制器提供了一种改进非线性控制器的替代方法，这些非线性控制器一般用于控制含有不确定性和难以用传统非线性理论来处制器一般用于控制含有不确定性和难以用传统非线性理论来处理的装置。理的装置。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多v神经网络控制神经网络控制v 神经网络控制是一种基本上不依赖于模型的控制方法，它神经网络控制是一种基本上不依赖于模型的控制方法，它比较适用于那些具有不确定性或高度非线性的控制对象，并具比较适用于那些具有不确定性或高度非线性的控制对象，并具有较强的适应和学习功能。有较强的适应和学习功能。寒假来临，不少
42、的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多v专家控制专家控制v 专家控制系统是一种已广泛应用于故障诊断、各种工业过专家控制系统是一种已广泛应用于故障诊断、各种工业过程控制和工业设计的智能控制系统。工程控制论与专家系统的程控制和工业设计的智能控制系统。工程控制论与专家系统的结合形成了专家控制系统。结合形成了专家控制系统。v 专家控制系统有专家控制系统和专家式控制器两种主要形专家控制系统有专家控制系统和专家式控制器两种主要形式。前者采用黑板等结构，较为复杂，造价较高，因而目前用式。前者采用黑板等结构，较为复杂，造价较高，因而目前用得较少；
43、后者多为工业专家控制器，结构较为简单，又能满足得较少；后者多为工业专家控制器，结构较为简单，又能满足工业过程控制要求，因而应用日益广泛。工业过程控制要求，因而应用日益广泛。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多v遗传算法遗传算法v 遗传算法是一种新发展起来的优化算法，基于自然选择和遗传算法是一种新发展起来的优化算法，基于自然选择和基因遗传学原理的搜索算法。它将基因遗传学原理的搜索算法。它将“适者生存适者生存”这一基本的达这一基本的达尔文进化理论引入串结构，并且在串之间进行有组织但又随机尔文进化理论引入串结构，并且在串
44、之间进行有组织但又随机的信息交换。的信息交换。v 遗传算法在自动控制中的应用主要是进行优化和学习，特遗传算法在自动控制中的应用主要是进行优化和学习，特别是与其它控制策略结合，能够获得较好的效果。别是与其它控制策略结合，能够获得较好的效果。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.3.3 计算机控制系统的发展趋势计算机控制系统的发展趋势v综合化综合化v随着现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统随着现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术的发展，综合自动化技术（工程技术的发展，综合自动化技术
45、（ERP+MES+PCS）将会）将会在工业过程中得到广泛应用，将企业生产过程中有关资源、技在工业过程中得到广泛应用，将企业生产过程中有关资源、技术、经营管理三要素及其信息流、物流有机地集成并优化运行，术、经营管理三要素及其信息流、物流有机地集成并优化运行，可大大提高企业的经济效益。可大大提高企业的经济效益。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多v大力推广研究和发展智能控制系统大力推广研究和发展智能控制系统v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。
46、首先，这些控制系统的设计和分析都是建立在精确的系统题。首先，这些控制系统的设计和分析都是建立在精确的系统模型的基础上，而实际系统一般难以获得精确的数学模型；其模型的基础上，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，增加了设备的投资，降低了系统的可靠性。设备的投资，降低了系统的可靠性。v人工智能的出现和发展，促进自动控制向更高的层次发展，既人工智能的出现和发展，促进自动控制向更高的层次发展，既智能控制。智能控制是一种无需人的干预就能够自主地驱动智智能控制。智能控制是一种无需人的干预就能够自主地驱动
47、智能机器实现其目标的过程。也是用机器模拟人类智能的又一重能机器实现其目标的过程。也是用机器模拟人类智能的又一重要领域。要领域。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多v虚拟化虚拟化v 在数字化基础上，虚拟化技术的研究正在迅速发展。它主要在数字化基础上，虚拟化技术的研究正在迅速发展。它主要包括虚拟现实（包括虚拟现实（VR）、虚拟产品开发（）、虚拟产品开发（VPD）、虚拟制造）、虚拟制造（VM）和虚拟企业（）和虚拟企业（VE）等。）等。v绿色化绿色化v绿色自动化技术的概念，主要是从信息、电气技术与设备的方绿色自动化技术的概念，主要是从信息、电气技术与设备的方面出发。减少、消除自动化设备对人类、环境的污染与损害。面出发。减少、消除自动化设备对人类、环境的污染与损害。v其主要内容包括保证信息安全与减少信息污染、电磁谐波抑制、其主要内容包括保证信息安全与减少信息污染、电磁谐波抑制、洁净生产、人机和谐、绿色制造等。洁净生产、人机和谐、绿色制造等。