計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述課件

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展隨著自動(dòng)控制理論、自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)不僅在國(guó)防、航空航天等高精尖學(xué)科得到了廣泛的應(yīng)用，而且在現(xiàn)代化的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域也發(fā)揮著越來越重要的作用。所以在現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化中，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是核心，它是計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制理論有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。第一章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述先修課程該課程先修課程較多，其中自控原理是自動(dòng)化類專業(yè)學(xué)生必修課程。模擬電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)單片機(jī)原理與接口技術(shù)自動(dòng)控制原理

后續(xù)應(yīng)用系統(tǒng)集成工程設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用主要內(nèi)容通過深入講解典型微機(jī)總線結(jié)構(gòu)，闡明一般輸入輸出接口電路設(shè)計(jì)方法；介紹將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各種物理量引入計(jì)算機(jī)中的方法，為實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)、控制提供必要的硬件基礎(chǔ)；在經(jīng)典控制理論的指導(dǎo)下，針對(duì)不同被控對(duì)象和系統(tǒng)性能指標(biāo)要求，研究數(shù)字控制器的一般設(shè)計(jì)方法；結(jié)合控制理論發(fā)展的新動(dòng)向，介紹新型控制策略的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法；通過對(duì)于典型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例的講解，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。推薦書目賴壽宏.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社謝劍英.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù).電子科技大學(xué)出版社王平,肖瓊,陳敏娜.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng).高等教育出版社顧德英.計(jì)算機(jī)控制技術(shù).北京郵電大學(xué)出版社教材第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)特征和組成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及發(fā)展趨勢(shì)主要內(nèi)容：1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)特征與組成

控制器(模擬調(diào)節(jié)器)執(zhí)行機(jī)構(gòu)被控對(duì)象檢測(cè)裝置模擬自動(dòng)控制系統(tǒng)被控量反饋量設(shè)定量+—典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)：將模擬自動(dòng)控制系統(tǒng)中的控制器的功能用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)圖1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)基本框圖計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硬件部分軟件部分控制計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的構(gòu)成

A/D控制器D/A執(zhí)行機(jī)構(gòu)被控對(duì)象檢測(cè)裝置給定值輸出值微型機(jī)或計(jì)算機(jī)+-計(jì)算機(jī)是如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的？計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)：運(yùn)算、邏輯判斷、記憶計(jì)算機(jī)是如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的？1.給定值和反饋值經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，輸入計(jì)算機(jī)2.計(jì)算機(jī)依照偏差值，按某種控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算（如PID運(yùn)算）3.計(jì)算結(jié)果（數(shù)字信號(hào)）再經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬控制信號(hào)輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。⒈結(jié)構(gòu)特征

執(zhí)行控制功能的核心部件是計(jì)算機(jī)，是模數(shù)混合系統(tǒng)控制規(guī)律利用軟件實(shí)現(xiàn)，便于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律；可同時(shí)控制多個(gè)回路存在開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)等不同類型的控制系統(tǒng)。1.1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的特征與工作原理

⒉信號(hào)特征

t2TTy*(t)y(nT)y(t)Ou(nT)tO110111010101OT2T110111010101OT2TOT2Ttttu*(t)模擬信號(hào)e(nT)r(nT)y(t)u*(t)u(nt)y(nT)y*(t)Σ控制器D/AA/D執(zhí)行器被控對(duì)象傳感器y(t)采樣器計(jì)算機(jī)＋離散模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)量化模擬信號(hào)系統(tǒng)輸入系統(tǒng)輸出2.信號(hào)特征：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的信號(hào)有連續(xù)模擬、離散模擬、離散數(shù)字等多種信號(hào)形式按照計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中信號(hào)的傳輸方向，系統(tǒng)的信息通道由三部分組成

⑴過程輸出通道，包含由D/A轉(zhuǎn)換器組成的模擬量輸出通道和開關(guān)量輸出通道。（如無輸入通道，計(jì)算機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)）⑵過程輸入通道，包含由A/D轉(zhuǎn)換器組成的模擬量輸入通道和開關(guān)量輸入通道。（如無輸出通道，計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)、開環(huán)系統(tǒng)）⑶人機(jī)交互通道，系統(tǒng)操作者通過人機(jī)交互通道向計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)布相關(guān)命令，提供操作參數(shù)，修改設(shè)置內(nèi)容等，計(jì)算機(jī)則可通過人機(jī)交互通道向系統(tǒng)操作者顯示相關(guān)參數(shù)、系統(tǒng)工作狀態(tài)、對(duì)像控制效果等。

⒊控制方法特征常用的設(shè)計(jì)方法有兩種：模擬調(diào)節(jié)規(guī)律離散化設(shè)計(jì)法是采用連續(xù)系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)方法，先設(shè)計(jì)出連續(xù)的控制器，再將它離散化轉(zhuǎn)換成差分方程，最后編程實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)是只有當(dāng)采樣周期很短時(shí)，才能達(dá)到原設(shè)計(jì)的連續(xù)系統(tǒng)的性能指標(biāo)。

直接設(shè)計(jì)法

是基于線性離散系統(tǒng)理論，直接設(shè)計(jì)數(shù)字控制器，它存在的問題是忽視了兩采樣點(diǎn)之間系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程，可能導(dǎo)致在各采樣點(diǎn)系統(tǒng)滿足性能指標(biāo)要求，而實(shí)際系統(tǒng)的輸入/輸出特性很差。

國(guó)際流行的研究方法：

使用連續(xù)信號(hào)指標(biāo)函數(shù)，考慮采樣點(diǎn)之間系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，直接對(duì)具有混合結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。這種方法最能反映系統(tǒng)的實(shí)際物理過程。

⒋功能特征

以軟件代替硬件

模擬硬件的成本幾乎和控制規(guī)律復(fù)雜程度成正比?？刂埔?guī)律是用軟件實(shí)現(xiàn)，有很大靈活性和適應(yīng)性。具有一定通用性，不同的控制對(duì)象硬件改動(dòng)小，軟件重新設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

多種介質(zhì)：軟硬盤、U盤、光盤、紙質(zhì)、E2ROM、RAM多種性質(zhì)：海量、歷史、及時(shí)、緩沖、備份狀態(tài)、數(shù)據(jù)顯示

設(shè)備多：CRT類、打印繪圖類、模擬類模式多：字符、圖形、影像、虛擬內(nèi)容多：數(shù)值、狀態(tài)、軌跡、圖表、波形方式多：靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、多維管理功能

聯(lián)網(wǎng)功能，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理、資源共享、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)管控一體化，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程和生產(chǎn)規(guī)劃、組織、決策、管理的最優(yōu)化結(jié)合。5計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理⑴實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：對(duì)來自測(cè)量變送裝置的被控量的瞬時(shí)值進(jìn)行檢測(cè)并輸入。⑵實(shí)時(shí)控制決策：對(duì)采集到的被控量進(jìn)行分析和處理，按已定的控制規(guī)律，決定將要采取的控制行為。⑶實(shí)時(shí)控制輸出：根據(jù)控制決策、適時(shí)地對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號(hào)，完成控制任務(wù)。⑷信息管理：隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制策略的發(fā)展，信息共享和管理也是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)必須完成的功能。上述過程不斷重復(fù)，使整個(gè)系統(tǒng)按照一定的品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行工作,并對(duì)控制量和設(shè)備本身的異?，F(xiàn)象及時(shí)作出處理.

計(jì)算機(jī)控制過程可歸結(jié)為如下四個(gè)步驟：⒍計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作方式

(1)、在線方式和離線方式

(2)、實(shí)時(shí)

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)指信號(hào)的輸入、計(jì)算和輸出都要在一定的時(shí)間范圍內(nèi)完成，亦即計(jì)算機(jī)對(duì)輸入信息，以足夠快的速度進(jìn)行控制。生產(chǎn)過程和計(jì)算機(jī)直接連接，并受計(jì)算機(jī)控制的方式稱為在線方式或聯(lián)機(jī)方式；生產(chǎn)過程不和計(jì)算機(jī)相連，且不受計(jì)算機(jī)控制，而是靠人進(jìn)行聯(lián)系并作相應(yīng)操作的方式稱為離線方式或脫機(jī)方式。

1.1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成

接口接口接口A/DD/A開關(guān)量輸入開關(guān)量輸出傳感器、變送器多路開關(guān)多路開關(guān)接口顯示終端打印機(jī)磁盤驅(qū)動(dòng)器通信設(shè)備人機(jī)聯(lián)系接口接口接口微型計(jì)算機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)生產(chǎn)過程軟件通用外部設(shè)備主機(jī)及操作臺(tái)I/O通道信號(hào)檢測(cè)與變送生產(chǎn)對(duì)象I/O接口I/O接口硬件組成主機(jī)核心部分，由CPU、RAM、ROM、時(shí)鐘、復(fù)位等構(gòu)成。根據(jù)輸入通道送來的生產(chǎn)工況參數(shù)，按程序（控制規(guī)律）自動(dòng)數(shù)據(jù)采集、處理、分析、計(jì)算，作出相應(yīng)的控制決策或調(diào)節(jié)，通過輸出通道，及時(shí)發(fā)出控制指令。I/O接口I/O接口與I/O通道是主機(jī)與外部連接的橋梁I/O接口是主機(jī)與外圍器件或設(shè)備的連接接口，有并行、串行等。I/O通道是過程通道，通過模擬量Ｉ／Ｏ通道將生產(chǎn)過程參量傳送給計(jì)算機(jī)輸出模擬信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過數(shù)字量Ｉ／Ｏ通道將生產(chǎn)過程開關(guān)量傳送給計(jì)算機(jī)輸出開關(guān)信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)通用外部設(shè)備主要是為了擴(kuò)大計(jì)算機(jī)主機(jī)的功能而配置的。它們用來顯示、儲(chǔ)存、打印、記錄各種數(shù)據(jù)。通用外圍設(shè)備按功能可分為輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和外存儲(chǔ)器三類。檢測(cè)元件與執(zhí)行機(jī)構(gòu)檢測(cè)元件：傳感器

將被檢測(cè)的非電學(xué)量參數(shù)轉(zhuǎn)變成電學(xué)量

變送器

將傳感的電信號(hào)轉(zhuǎn)成適于輸入通道的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：為控制生產(chǎn)過程動(dòng)作機(jī)構(gòu)。如開關(guān)，閥，電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)等。操作臺(tái)人－機(jī)對(duì)話的聯(lián)系紐帶操作人員可通過操作臺(tái)向計(jì)算機(jī)輸入和修改控制參數(shù)，發(fā)出各種操作命令；計(jì)算機(jī)可向操作人員顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀況發(fā)出報(bào)警信號(hào)

1.1.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟件按功能分類，軟件軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大部分系統(tǒng)軟件一般是由計(jì)算機(jī)廠家提供的，用來管理計(jì)算機(jī)本身的資源、方便用戶使用計(jì)算機(jī)的軟件。它主要包括操作系統(tǒng)、各種編譯軟件、監(jiān)控管理軟件，這些軟件一般不需要用戶自己設(shè)計(jì)，它們只是作為開發(fā)應(yīng)用軟件的工具。

應(yīng)用軟件是面向生產(chǎn)過程的程序，如A/D、D/A轉(zhuǎn)換程序，數(shù)據(jù)采樣，數(shù)字濾波程序、標(biāo)度變換程序、控制量計(jì)算程序等等。應(yīng)用軟件大都由用戶自己根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行開發(fā)。應(yīng)用軟件的優(yōu)劣，將給控制系統(tǒng)的功能、精度和效率帶來很大的影響，它的設(shè)計(jì)是非常重要的。1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類

操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)，直接數(shù)字控制系統(tǒng)，監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)

按照控制方式分類：開環(huán)控制和閉環(huán)控制

按照控制規(guī)律分類：程序和順序控制，比例積分微分控制（PID控制），有限拍控制，復(fù)雜規(guī)律控制，智能控制等

按照系統(tǒng)的功能、工作特點(diǎn)分類：1.2.1操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)

操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)（OperationalInformationSystem——OIS）指計(jì)算機(jī)不直接用來控制生產(chǎn)對(duì)象，只對(duì)系統(tǒng)過程參數(shù)進(jìn)行收集、加工處理、然后輸出數(shù)據(jù)。操作人員根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的操作

顯示終端打印機(jī)微型機(jī)工業(yè)對(duì)象A/D轉(zhuǎn)換器采樣器測(cè)量元件調(diào)節(jié)器操作指導(dǎo)計(jì)算機(jī)

A/D多路開關(guān)檢測(cè)元件生產(chǎn)過程顯示打印操作者執(zhí)行機(jī)構(gòu)操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)原理圖優(yōu)點(diǎn)：機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制靈活安全，特別適合用于未摸清控制規(guī)律的系統(tǒng)或用于實(shí)驗(yàn)新的數(shù)學(xué)模型和調(diào)試新的控制程序等。缺點(diǎn)：由于最終需人工操作，故不適用于快速過程的控制。1.2.2直接數(shù)字控制系統(tǒng)顯示打印接口計(jì)算機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)檢測(cè)輸入通道生產(chǎn)過程接口輸出通道設(shè)定值直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DirectDigitalControlsystem—DDC）是計(jì)算機(jī)用于工業(yè)過程控制最普遍的一種方式。計(jì)算機(jī)通過輸入通道對(duì)一或多個(gè)物理量進(jìn)行巡回檢測(cè)，并根據(jù)規(guī)定的控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算，發(fā)出控制信號(hào)，通過輸出通道直接控制調(diào)節(jié)閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。（如計(jì)算機(jī)溫度控制系統(tǒng)）計(jì)算機(jī)參加閉環(huán)控制過程，不僅完全取代模擬調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)多回路的PID調(diào)節(jié)，而且不需改變硬件，只需通過改變程序就能實(shí)現(xiàn)多種叫復(fù)雜的控制規(guī)律。1.2.3監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（SupervisoryComputerControlsystem—SCC）

計(jì)算機(jī)根據(jù)工藝參數(shù)和過程參量檢測(cè)值，按照所設(shè)計(jì)的控制算法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出最佳設(shè)定值直接傳送給常規(guī)模擬調(diào)節(jié)器或者DDC計(jì)算機(jī)，最后由模擬調(diào)節(jié)器或DDC計(jì)算機(jī)控制生產(chǎn)過程。監(jiān)督控制方式的控制效果，主要取決于數(shù)學(xué)模型的優(yōu)劣。這個(gè)數(shù)學(xué)模型一般是針對(duì)某一目標(biāo)函數(shù)設(shè)計(jì)的，如果這一數(shù)學(xué)模型能使某一目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)，那么，這種控制方式就能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。當(dāng)數(shù)學(xué)模型不理想時(shí)，控制效果也不會(huì)太理想。分兩類：1.SCC+模擬調(diào)節(jié)器

2.SCC+DDC控制系統(tǒng)1.2.3監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)SCC+模擬調(diào)節(jié)器SCC+DDC控制系統(tǒng)。

SCC計(jì)算機(jī)設(shè)定值測(cè)量值A(chǔ)/D多路開關(guān)傳感器模擬調(diào)節(jié)器生產(chǎn)過程SCC計(jì)算機(jī)設(shè)定值檢測(cè)值DDCD/A多路開關(guān)生產(chǎn)過程A/D多路開關(guān)傳感器SCC不參與頻繁的輸出控制，有時(shí)間進(jìn)行具有復(fù)雜控制規(guī)律的計(jì)算，因此能進(jìn)行最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制等，能完成某些管理工作?？煽啃暂^高，當(dāng)SCC出現(xiàn)故障時(shí)，下級(jí)仍可繼續(xù)執(zhí)行控制任務(wù)。二級(jí)控制系統(tǒng)

1.2.4集散控制系統(tǒng)（DCS）集散控制系統(tǒng)（DistributedControlsystem—DCS）是企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理和生產(chǎn)過程控制分別由幾級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)分散控制、集中管理的系統(tǒng)。企業(yè)（公司）管理級(jí)工廠管理級(jí)車間管理級(jí)車間管理級(jí)過程控制級(jí)過程控制級(jí)過程控制級(jí)過程控制級(jí)生產(chǎn)過程總的協(xié)調(diào)、安排總生產(chǎn)計(jì)劃、經(jīng)營(yíng)方向決策全廠各車間生產(chǎn)協(xié)調(diào)本車間各設(shè)備間協(xié)調(diào)最底層，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行直接數(shù)字控制1.2.4集散控制系統(tǒng)（DCS）生產(chǎn)管理計(jì)算機(jī)操作員站工程師站過程控制站生產(chǎn)過程決策管理計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)網(wǎng)關(guān)決策管理計(jì)算機(jī)決策管理計(jì)算機(jī)生產(chǎn)管理計(jì)算機(jī)生產(chǎn)管理計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)網(wǎng)關(guān)監(jiān)控計(jì)算機(jī)站決策管理網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)控制網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)關(guān)過程控制站過程控制站過程控制站決策管理層生產(chǎn)管理層操作監(jiān)控層直接控制層1.2.5現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)現(xiàn)場(chǎng)總線是連接現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備與控制室之間的全數(shù)字式、開放的、雙向的通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在國(guó)際上流行的設(shè)備級(jí)的通信網(wǎng)絡(luò),如CANBUS、LONWORKS、PROFIBUS、HART、FF等系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用全分散化,現(xiàn)場(chǎng)總線的節(jié)點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表，如傳感器、變送器、執(zhí)行器等。信號(hào)傳輸實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化,從最底層逐層向最高層均采用通信網(wǎng)絡(luò)互連;現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有互操作性,改變了DCS控制層的封閉性和專用性,不同廠家的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備既可互連也可互換,并可以統(tǒng)一組態(tài);通信網(wǎng)絡(luò)為開放式互連網(wǎng)絡(luò),可極其方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享;技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了全開放,面向任何一個(gè)制造商和用戶?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FieldControlSystem—FCS）1.2.6計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(ClMS)是計(jì)算機(jī)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、管理技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)等新技術(shù)發(fā)展的結(jié)果將企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理、計(jì)劃、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、銷售及服務(wù)等環(huán)節(jié)和人力、財(cái)力、設(shè)備等生產(chǎn)要素集成起來,進(jìn)行統(tǒng)一控制,求得生產(chǎn)活動(dòng)的最優(yōu)化。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS，ComputerIntegratedManufacturingSystem)1.2.6計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(ClMS)CIM的理念包括兩個(gè)基本出發(fā)點(diǎn)第一點(diǎn)是企業(yè)的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)不可分割的，需要統(tǒng)一考慮；第二點(diǎn)整個(gè)制造生產(chǎn)過程實(shí)質(zhì)上是信息的采集、傳遞和加工處理的過程。主要應(yīng)包括工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化、產(chǎn)品加工自動(dòng)化和生產(chǎn)管理信息化等三個(gè)方面。1.3計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展概況及趨勢(shì)1.3.1計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展過程

第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)于1946年在美國(guó)問世

50年代末，用于過程控制；1962年,英國(guó)帝國(guó)化學(xué)工業(yè)公司實(shí)現(xiàn)了一個(gè)DDC系統(tǒng)；60年代后期，集成電路技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了適合工業(yè)生產(chǎn)過程控制的小型計(jì)算機(jī)；1972年出現(xiàn)了微型計(jì)算機(jī)，分布式控制系統(tǒng)DCS；1.3.2計(jì)算機(jī)控制理論與新型控制策略

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)理論主要包括離散系統(tǒng)理論采樣系統(tǒng)理論數(shù)字系統(tǒng)理論

⒈計(jì)算機(jī)控制理論

離散系統(tǒng)理論差分方程及z變換理論

差分方程是微分方程的離散化，根據(jù)采樣的各離散變量之間及時(shí)間上變化關(guān)系，如遞推關(guān)系，描述系統(tǒng)離散型模型，得到各變量運(yùn)行規(guī)律。

z變換理論：分析線性時(shí)不變系統(tǒng)問題的重要工具，常用以求線性時(shí)不變差分方程的解，根據(jù)零、極點(diǎn)分布分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和因果性;定性分析系統(tǒng)的頻域特征。常規(guī)設(shè)計(jì)方法

以z傳遞函數(shù)（離散域傳遞函數(shù)）作為數(shù)學(xué)模型對(duì)離散系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)設(shè)計(jì)的各種方法的研究。如：有限拍控制、根軌跡法設(shè)計(jì)、離散PID控制、參數(shù)尋優(yōu)設(shè)計(jì)及直接解析設(shè)計(jì)法等。按極點(diǎn)配置的設(shè)計(jì)法

在已知被控對(duì)象的狀態(tài)空間模型的前提下，可按極點(diǎn)配置來設(shè)計(jì)控制器，使閉環(huán)系統(tǒng)既有克服擾動(dòng)的能力，又有跟蹤給定值的能力。系統(tǒng)辨識(shí)及自適應(yīng)控制

根據(jù)系統(tǒng)的輸入輸出時(shí)間函數(shù)來確定描述系統(tǒng)行為的數(shù)學(xué)模型，系統(tǒng)的運(yùn)行過程中去不斷提取有關(guān)模型的信息，使模型逐步完善。采樣系統(tǒng)理論采樣理論主要包括香農(nóng)采樣定理、采樣頻譜及混疊、采樣信號(hào)的恢復(fù)及采樣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖分析等。連續(xù)模型及性能指標(biāo)的離散化

連續(xù)系統(tǒng)的模型包括傳遞函數(shù)和狀態(tài)方程，性能指標(biāo)是連續(xù)的，用離散系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)，則需離散化。性能指標(biāo)函數(shù)的計(jì)算用離散的控制系統(tǒng)計(jì)算連續(xù)的控制對(duì)象的性能指標(biāo)函數(shù)。采樣控制系統(tǒng)的仿真采樣周期的選擇數(shù)字系統(tǒng)理論數(shù)字系統(tǒng)理論除了包括離散系統(tǒng)和采樣系統(tǒng)的雙論外還包括數(shù)字信號(hào)整量化效應(yīng)的研究，如量化誤差、非線性特性等現(xiàn)實(shí)中的一些問題：如計(jì)算延時(shí)、控制算法編程等。⒉新型控制策略魯棒控制

預(yù)測(cè)控制

模糊控制

神經(jīng)控制

專家控制

遺傳算法

在常規(guī)計(jì)算機(jī)控制中，我們總是假設(shè)已經(jīng)知道了受控對(duì)象的模型，但由于實(shí)際中存在種種不確定因素：參數(shù)變化；未建模動(dòng)態(tài)特性；平衡點(diǎn)的變化；傳感器噪聲；不可預(yù)測(cè)的干擾輸入；

……所以我們所建立的對(duì)象模型只是實(shí)際物理系統(tǒng)的不精確的表示。魯棒系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是要在模型不精確和存在其他變化因素的條件下，使系統(tǒng)仍能保持預(yù)期的性能。如果模型的變化和模型的不精確不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和其它動(dòng)態(tài)性能，這樣的系統(tǒng)我們稱它為魯棒控制系統(tǒng)。魯棒性(Robu