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1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)
1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的優(yōu)勢
計(jì)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(jì),控制效率高;控制精度高,能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制,有較強(qiáng)的抑制擾動(dòng)能力;控制規(guī)律靈活,改動(dòng)方便;管理與控制一體化,進(jìn)一步提高自動(dòng)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?yàn)榻?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(jì)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(shí)、最優(yōu)控制和自適應(yīng)控制、最優(yōu)估計(jì)等設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)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(yùn)動(dòng)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(jì)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(jì)能力。在技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)今社會(huì),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(shí)現(xiàn)波及全世界的技術(shù)更新與創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)一次“工業(yè)大革命”的興起;在實(shí)際的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)運(yùn)用方面,一定要注意初期工業(yè)設(shè)計(jì)和初期工程設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)過程中一定要協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)中的功能與形式的關(guān)系,使得設(shè)計(jì)的目標(biāo)充分實(shí)現(xiàn),實(shí)現(xiàn)技術(shù)與想法的融合,并把“人”作為設(shè)計(jì)的核心要素,實(shí)現(xiàn)人機(jī)一體化的設(shè)計(jì)目標(biāo),這樣的設(shè)計(jì)體系才是智能的、集成的。從工業(yè)設(shè)計(jì)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(shí)、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(jì)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(jì)實(shí)現(xiàn)的認(rèn)識(shí),感受到創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維的模擬在未來更加廣闊的影響,使設(shè)計(jì)理念與思路達(dá)到新的境界。縱觀產(chǎn)品設(shè)計(jì)的流程、產(chǎn)品制作的周期,設(shè)計(jì)方法的發(fā)展趨勢是協(xié)同設(shè)計(jì)、敏捷設(shè)計(jì)、并行設(shè)計(jì)、虛擬設(shè)計(jì)、智能設(shè)計(jì)、全生命周期設(shè)計(jì)等,這些方法都是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(shí)際的運(yùn)用中,以可編程序的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)用戶的指令,通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)邏輯、計(jì)數(shù)、順序、運(yùn)算等功能,最終通過數(shù)字信號(hào)或模擬信號(hào)實(shí)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(chǔ)器設(shè)置、存儲(chǔ)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(shí)其價(jià)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(yùn)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(jì)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(jì)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(gè)大型的、綜合的、高效的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了綜合化、自動(dòng)化的生產(chǎn)先決條件。如果能保證控制策略的先進(jìn),自動(dòng)化系統(tǒng)就會(huì)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(jì)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(jì)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(dòng)機(jī)器,從而實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)的過程,是現(xiàn)在及未來計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)重要領(lǐng)域。將智能控制技術(shù)、自動(dòng)控制理論結(jié)合起來運(yùn)用到先進(jìn)的計(jì)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(shí)也將提升工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。因此,計(jì)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(jì)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(jì)算機(jī)控制技術(shù)
計(jì)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(diǎn)。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(shí)也實(shí)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(shí)際的控制過程中,將可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)跨國跨地區(qū)的遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制。計(jì)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(shí)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(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展方向,計(jì)算機(jī)的性價(jià)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(jì)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
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