淺談計算機網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的工作原理及發(fā)展趨勢

時間：2024-06-24 05:28:02 計算機畢業(yè)論文我要投稿

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　　智能控制是一類無需人的干預就能夠自主地驅(qū)動智能機器實現(xiàn)其目標的過程，以下是小編搜集整理的一篇探究計算機網(wǎng)絡控制系統(tǒng)應用的論文范文，供大家閱讀參考。

　　摘要：本文簡要介紹了計算機網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的原理，根據(jù)當前計算機控制技術的發(fā)展狀況，分析了計算機控制技術的優(yōu)勢和面臨的挑戰(zhàn)，指出計算機控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢。

　　關鍵詞：控制系統(tǒng) 發(fā)展趨勢

　　引言

　　計算機網(wǎng)絡控制系統(tǒng)是在自動控制技術和計算機技術發(fā)展的基礎上產(chǎn)生的。若將自動控制系統(tǒng)中的控制器的功能用計算機來實現(xiàn)，就組成了典型的計算機控制系統(tǒng)。它用計算機參與控制并借助一些輔助部件與被控對象相聯(lián)系，以獲得一定控制目的而構成的系統(tǒng)。其中輔助部件主要指輸入輸出接口、檢測裝置和執(zhí)行裝置等。它與被控對象的聯(lián)系和部件間的聯(lián)系通常有兩種方式：有線方式、無線方式�？刂颇康目梢允鞘贡豢貙ο蟮臓顟B(tài)或運動過程達到某種要求，也可以是達到某種最優(yōu)化目標[1]。

　　1、計算機網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的工作原理

　　計算機控制系統(tǒng)包括硬件組成和軟件組成。在計算機控制系統(tǒng)中，需有專門的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換設備和模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換設備。由于過程控制一般都是實時控制，有時對計算機速度的要求不高，但要求可靠性高、響應及時。計算機控制系統(tǒng)的工作原理可歸納為以下三個過程：

　　(1)實時數(shù)據(jù)采集：對被控量的瞬時值進行檢測，并輸入給計算機。

　　(2)實時決策：對采集到的表征被控參數(shù)的狀態(tài)量進行分析，并按已定的控制規(guī)律，決定下一步的控制過程。

　　(3)實時控制：根據(jù)決策，適時地對執(zhí)行機構發(fā)出控制信號，完成控制任務。

　　這三個過程不斷重復，使整個系統(tǒng)按照一定的品質(zhì)指標進行工作，并對被控量和設備本身的異�，F(xiàn)象及時作出處理[2]。

　　2、計算機網(wǎng)絡控制系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)

　　計算機控制系統(tǒng)雖然控制規(guī)律靈活多樣，改動方便;控制精度高，抑制擾動能力強，能實現(xiàn)最優(yōu)控制;能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計和工況顯示，控制效率高;控制與管理一體化，進一步提高自動化程度。但是由于經(jīng)典控制理論主要研究的對象是單變量常系數(shù)線性系統(tǒng)，它只適用于單輸入單輸出控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的數(shù)學模型采用傳遞函數(shù)表示，系統(tǒng)的分析和綜合方法主要是基于根軌跡法和頻率法[3]�，F(xiàn)代控制理論主要采用最優(yōu)控制、系統(tǒng)辨識和最優(yōu)估計、自適應控制等分析和設計方法。而系統(tǒng)分析的數(shù)學模型主要用狀態(tài)空間描述。隨著要研究的對象和系統(tǒng)越來越復雜，依賴于數(shù)學模型的傳統(tǒng)控制理論難以解決復雜系統(tǒng)的控制問題：

　　(1)不確定性的模型：傳統(tǒng)控制是基于模型的控制，模型包括控制對象和干擾模型。傳統(tǒng)控制通常認為模型是已知的或經(jīng)過辨識可以得到的，對于不確定性的模型，傳統(tǒng)控制難以滿足要求。

　　(2)高度非線性：在傳統(tǒng)的控制理論中，對于具有高度非線性的控制對象，雖然也有一些非線性控制方法可供使用，但總的來說，目前非線性控制理論還很不成熟，有些方法又過于復雜，無法廣泛應用。

　　(3)復雜的任務要求：在傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，控制任務往往要求輸出量為定值或者要求輸出量跟隨期望的運動軌跡，因此控制任務比較單一。但過于復雜的控制任務是傳統(tǒng)的控制理論無能為力[4]。

　　3、計算機網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的應用

　　當今國家，要想在綜合國力上取得優(yōu)勢地位，就必須在科學技術上取得優(yōu)勢，尤其要在高新技術產(chǎn)品的創(chuàng)新設計與開發(fā)能力上取得優(yōu)勢。在以信息技術為代表的高科技應用方面，要充分利用各種新興技術、新型材料、新式能源，并結合市場需求，以實現(xiàn)世界的又一次“工業(yè)大革命”;在工業(yè)設計與工程設計的一致性方面，要充分協(xié)調(diào)好設計的功能和形式兩個方面的關系，使兩者逐步走向融合，最終實現(xiàn)以人為核心、人機一體化的智能集成設計體系。從工業(yè)設計的本身角度看，隨著CAD、人工智能、多媒體、虛擬現(xiàn)實等技術的進一步發(fā)展，使得對設計過程必然有更深的認識，對設計思維的模擬必將達到新的境界。從整個產(chǎn)品設計與制造的發(fā)展趨勢看，并行設計、協(xié)同設計、智能設計、虛擬設計、敏捷設計、全生命周期設計等設計方法代表了現(xiàn)代產(chǎn)品設計模式的發(fā)展方向。隨著技術的進一步發(fā)展，產(chǎn)品設計模式在信息化的基礎上，必然朝著數(shù)字化、集成化、網(wǎng)絡化、智能化的方向發(fā)展[5]。

　　4、計算機網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

　　(1)推廣應用成熟的先進技術

　　普及應用可編程序控制器(PLC)是一種專為工業(yè)環(huán)境應用而設計的微機系統(tǒng)。它用可編程序的存儲器來存儲用戶的指令，通過數(shù)字或模擬的輸入輸出完成確定的邏輯、順序、定時、計數(shù)和運算等功能。近年來PLC幾乎都采用微處理器作為主控制器，且采用大規(guī)模集成電路作為存儲器及I/O接口，因而其可靠性、功能、價格、體積等都比較成熟和完美。由于智能的I/O模塊的成功開發(fā)，使PLC除了具有邏輯運算、邏輯判斷等功能外，還具有數(shù)據(jù)處理、故障自診斷、PID運算及網(wǎng)絡等功能，從而大大地擴大了PLC的應用范圍[6]。

　　(2)采用集散網(wǎng)絡控制系統(tǒng)

　　集散控制系統(tǒng)是以微機為核心，把微機、工業(yè)控制計算機、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、顯示操作裝置、輸入/輸出通道、模擬儀表等有機地結合起來的一種計算機控制系統(tǒng)，它為生產(chǎn)的綜合自動化創(chuàng)造了條件。若采用先進的控制策略，會使自動化系統(tǒng)向低成本、綜合化、高可靠性的方向發(fā)展，實現(xiàn)計算機集成制造系統(tǒng)

　　(3)研究和發(fā)展智能網(wǎng)絡控制系統(tǒng)

　　智能控制是一類無需人的干預就能夠自主地驅(qū)動智能機器實現(xiàn)其目標的過程，是用機器模擬人類智能的一個重要領域。智能控制包括學習控制系統(tǒng)、分級遞階智能控制系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、模糊控制系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)等。應用智能控制技術和自動控制理論來實現(xiàn)的先進的計算機控制系統(tǒng)，將有力地推動科學技術進步，并提高工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的自動化水平。計算機技術的發(fā)展加快了智能控制方法的研究。智能控制方法較深淺層次上模擬人類大腦的思維判斷過程，通過模擬人類思維判斷的各種算法實現(xiàn)控制。計算機控制系統(tǒng)的優(yōu)勢、應用特色及發(fā)展前景將隨著智能控制系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展。

　　(4)研究和發(fā)展計算機網(wǎng)絡控制技術

　　計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展，正引發(fā)著控制技術的深刻變革，以及與之相應的新的控制理論的產(chǎn)生。控制系統(tǒng)結構的網(wǎng)絡化、控制系統(tǒng)體系的開放性、控制技術與控制方式的智能化，是當前控制技術發(fā)展與創(chuàng)新的方向與主要潮流。網(wǎng)絡技術不僅是實現(xiàn)管理層的數(shù)據(jù)通訊與共享，它應用于控制現(xiàn)場的設備層，并將控制與管理綜合化、一體化[7]。Internet不僅用于傳統(tǒng)的信息瀏覽、查詢、發(fā)布，還可通過Internet跨國跨地區(qū)直接對現(xiàn)場設備進行遠程監(jiān)測與控制。因而現(xiàn)代的自動化系統(tǒng)可通過網(wǎng)絡構成信息與控制綜合網(wǎng)絡系統(tǒng)�，F(xiàn)場控制網(wǎng)絡將現(xiàn)場控制設備通過網(wǎng)絡連接起滅，構成分布式控制系統(tǒng)。通過Internet實現(xiàn)遠端計算機對現(xiàn)場控制設備的遠程監(jiān)測與控制。四級網(wǎng)絡就構成現(xiàn)代自動化領域控制網(wǎng)絡系統(tǒng)的基本結構。計算機網(wǎng)絡對生產(chǎn)方式的創(chuàng)新，網(wǎng)上控制，通過網(wǎng)絡進行控制。

　　5、結語

　　計算機控制技術正向智能化、網(wǎng)絡化和集成化的方向發(fā)展。大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，提高了計算機的可靠性和性能價格比，從而使計算機控制系統(tǒng)的應用也越來越廣泛。前景也越來越美好并占有更加重要的地位。

　　[參考文獻]

　　[1]于海生.微型計算機控制技術[M].清華大學出版社，1999

　　[2]何克忠主編.計算機控制系統(tǒng)[M].清華大學出版社，1998

　　[3] str mKarlJohan,Bj rnWittenmark.Computer-ControlledSystems(3rded.),PrenticeHall,1997.

　　[4]潘新民,玉燕芳.微型計算機控制技術實用教程[M].電子工業(yè)出版社2003年5月

　　[5]李錫雄陳婉兒.微型計算機控制技術[M].科學出版社

　　[6]熊靜琪.計算機控制技術[M].電子工業(yè)出版社

　　[7]賴壽宏.微型計算機控制技術[M].機械工業(yè)出版社2004-2-1

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