計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)探析

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1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)

1.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的優(yōu)勢

計算機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)勢有：能夠?qū)崿F(xiàn)工況顯示和數(shù)據(jù)統(tǒng)計，控制效率高；控制精度高，能實現(xiàn)最優(yōu)控制，有較強(qiáng)的抑制擾動能力；控制規(guī)律靈活，改動方便；管理與控制一體化，進(jìn)一步提高自動化程度。但適用范圍只局限于單輸出單輸入控制系統(tǒng)，這是因為經(jīng)典控制理論是把單變量常系數(shù)線性系統(tǒng)作為主要的研究對象。采用傳遞函數(shù)對系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行表示，系統(tǒng)的綜合和分析方法主要是基于頻率法和根軌跡法。

1.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)

現(xiàn)代控制理論一般是用狀態(tài)空間描述作為系統(tǒng)分析的數(shù)學(xué)模型，用系統(tǒng)辨識、最優(yōu)控制和自適應(yīng)控制、最優(yōu)估計等設(shè)計和分析方法。隨著研究對象越來越復(fù)雜，系統(tǒng)越來越龐大，很多系統(tǒng)控制僅僅用傳統(tǒng)控制理論已經(jīng)得不到解決，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)主要有以下三方面：

（1）模型的不確定性：傳統(tǒng)控制的模型包括干擾模型和控制對象，而傳統(tǒng)控制正是基于這些模型的控制，它只能對經(jīng)過辨識能夠得到的或已知的模型進(jìn)行控制，而對于模型的不確定性，傳統(tǒng)控制無法滿足要求并進(jìn)行控制。

（2）任務(wù)要求復(fù)雜：傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中的往往比較單一，只要求輸出量的運動軌跡跟隨期望或者輸入量是定值，對于復(fù)雜和難度較大的控制任務(wù)無能為力。

（3）高度非線性：傳統(tǒng)控制理論雖然有一些方法可供具有高度非線性特征的控制對象使用，但目前還沒有成熟的非線性控制理論，有些方法有很大難度，不適合廣泛應(yīng)用推廣。

2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

在全世界競爭的大環(huán)境下，想要在國際綜合國力上獲得優(yōu)勢，就要在技術(shù)方面取得優(yōu)勢地位，最重要的就是在高新技術(shù)產(chǎn)品取得優(yōu)勢，獲得優(yōu)勢地位，提高產(chǎn)品的開發(fā)能力、創(chuàng)新設(shè)計能力。在技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)今社會，以信息技術(shù)為主導(dǎo)的科技應(yīng)用是技術(shù)發(fā)展的主要方向，要充分發(fā)掘利用當(dāng)今興起的各種新興技術(shù)，以市場需求為導(dǎo)向，充分發(fā)揮市場的作用，結(jié)合技術(shù)的創(chuàng)新、發(fā)展，從而實現(xiàn)波及全世界的技術(shù)更新與創(chuàng)新，實現(xiàn)一次“工業(yè)大革命”的興起；在實際的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)運用方面，一定要注意初期工業(yè)設(shè)計和初期工程設(shè)計，在設(shè)計過程中一定要協(xié)調(diào)設(shè)計中的功能與形式的關(guān)系，使得設(shè)計的目標(biāo)充分實現(xiàn)，實現(xiàn)技術(shù)與想法的融合，并把“人”作為設(shè)計的核心要素，實現(xiàn)人機(jī)一體化的設(shè)計目標(biāo)，這樣的設(shè)計體系才是智能的、集成的。從工業(yè)設(shè)計的角度看，技術(shù)的快速更新、使很多先進(jìn)技術(shù)逐漸發(fā)展并融合，例如CAD、虛擬現(xiàn)實、人工智能等等。這些技術(shù)的進(jìn)步，所引領(lǐng)的新的技術(shù)、新的方法，對設(shè)計過程必將產(chǎn)生多方面的影響。技術(shù)人員也將有更多層次的對設(shè)計實現(xiàn)的認(rèn)識，感受到創(chuàng)新設(shè)計思維的模擬在未來更加廣闊的影響，使設(shè)計理念與思路達(dá)到新的境界。縱觀產(chǎn)品設(shè)計的流程、產(chǎn)品制作的周期，設(shè)計方法的發(fā)展趨勢是協(xié)同設(shè)計、敏捷設(shè)計、并行設(shè)計、虛擬設(shè)計、智能設(shè)計、全生命周期設(shè)計等，這些方法都是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計模式的主流。而隨著不斷發(fā)展的信息化進(jìn)程，產(chǎn)品設(shè)計的未來模式無疑是數(shù)字化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。

3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

3.1推廣應(yīng)用成熟的先進(jìn)技術(shù)

普及應(yīng)用可編程序控制器(PLC)是工業(yè)環(huán)境應(yīng)用微機(jī)系統(tǒng)，是新型的專業(yè)系統(tǒng)。在實際的運用中，以可編程序的存儲器存儲用戶的指令，通過計算機(jī)系統(tǒng)實現(xiàn)邏輯、計數(shù)、順序、運算等功能，最終通過數(shù)字信號或模擬信號實現(xiàn)輸入與輸出。隨著技術(shù)的發(fā)展與成熟，現(xiàn)在的PLC系統(tǒng)的主控制器主要用微處理器，搭配大規(guī)模集成電路、存儲器設(shè)置、存儲器設(shè)置，因此其多功能性、可靠性得到充分的體現(xiàn)與發(fā)揮，同時其價格日漸合理，體積越來越小，系統(tǒng)漸趨成熟。智能的I/O模塊，讓PLC的功能大大增強(qiáng)，可以進(jìn)行PID運算、數(shù)據(jù)處理故障自診斷等新的功能，這也把PLC的應(yīng)用范圍擴(kuò)大了，可以到更廣闊的生產(chǎn)領(lǐng)域中應(yīng)用。

3.2采用集散網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

集散控制系統(tǒng)是一種新型的系統(tǒng)，計算機(jī)是系統(tǒng)中的核心，把各種相關(guān)系統(tǒng)與裝置結(jié)合，如數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、工業(yè)控制計算機(jī)、模擬儀表、輸入/輸出通道、顯示操作裝置等，從而組成一個大型的、綜合的、高效的計算機(jī)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了綜合化、自動化的生產(chǎn)先決條件。如果能保證控制策略的先進(jìn)，自動化系統(tǒng)就會更加完美，不但成本低，可靠性也提高了，這反映了綜合化的發(fā)展方向，將最終形成計算機(jī)集成制造系統(tǒng)。

3.3研究和發(fā)展智能網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

智能控制是計算機(jī)發(fā)展過程的中以機(jī)器模擬人類智能，并無需人的干預(yù)，就能利用機(jī)器與控制系統(tǒng)驅(qū)動機(jī)器，從而實現(xiàn)既定目標(biāo)的過程，是現(xiàn)在及未來計算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展的一個重要領(lǐng)域。將智能控制技術(shù)、自動控制理論結(jié)合起來運用到先進(jìn)的計算機(jī)控制系統(tǒng)當(dāng)中，將提高工業(yè)生產(chǎn)的效率，同時也將提升工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的自動化水平。因此，計算機(jī)控制系統(tǒng)具有優(yōu)勢地位，將其應(yīng)用特色與智能控制系統(tǒng)相結(jié)合，將給計算機(jī)控制系統(tǒng)帶來廣闊的發(fā)展前景。

3.4發(fā)展和研究計算機(jī)控制技術(shù)

計算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了控制技術(shù)和相應(yīng)的控制理論新觀點。智能化的技術(shù)、開放性的體系、網(wǎng)絡(luò)化的結(jié)果，成為控制技術(shù)未來創(chuàng)新與發(fā)展的主要方向和目標(biāo)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)，將應(yīng)用于控制現(xiàn)場的設(shè)備層，同時也實現(xiàn)管理層的數(shù)據(jù)通訊與共享，并將控制與管理融為一體。在實際的控制過程中，將可以通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)跨國跨地區(qū)的遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生，將對現(xiàn)在及未來的生產(chǎn)方式產(chǎn)生巨大的影響，這種創(chuàng)新將實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制，從而節(jié)約了生產(chǎn)的成本，提高了生產(chǎn)效率。

5結(jié)束語

網(wǎng)絡(luò)化、智能化和集成化是計算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展方向，計算機(jī)的性價比和可靠性由于集成電路的大規(guī)模發(fā)展而得到了提高，從而計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的市場發(fā)展前景更好，應(yīng)用范圍也更加廣泛。

作者：王巖單位：吉林建筑大學(xué)網(wǎng)絡(luò)信息中心