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1、计算机控制技术发展趋势之智能化控制系统智能控制是一类无需人的干预就能够自主地驱动智能机器实现其目标的过程，是用机器模拟 人类智能的一个重要领域。智能控制（inlelligem controls）在无人T预的情况下能自主地驱 动智能机器实现控制目标的自动控制技术。控制理论发展至今L1有100多年的历史，经历 了“经典控制理论”和“现代控制理论”的发展阶段，（2进入“大系统理论”和“智能控制理论”阶 段。智能控制理论的研究和应用是现代控制理论在深度和广度上的拓展。20 1比纪80年代以 來，信息技术、计算技术的快速发展及其他相关学科的发展和相互渗透，也推动了控制科学 与工程硏究的不断深入，控制系统
2、向智能控制系统的发展已成为一种趋势。自1971年傅京孙教授提出“智能控制”概念以来，智能控制已经从二元论（人工智能 和控制论）发展到四元论（人工智能、模糊集理论、运筹学和控制论），在収得丰硕研究和 应用成果的同时，智能控制理论也得到不断的发展和完善。智能控制是多学科交叉的学科, 它的发展得益于人工智能、认知科学、模糊集理论和生物控制论等许多学科的发展，同时也 促进了和关学科的发展。智能控制也是发展较快的新兴学科，尽管英理论体系还远没有经典 控制理论那样成熟和完善，但智能控制理论和应用研究所取得的成果显示出英旺盛的生命 力，受到相关研究和工程技术人员的关注。随着科学技术的发展，智能控制的应用领域
3、将不 断拓展，理论和技术也必将得到不断的发展和完善。智能控制包括学习控制系统、分级递阶智能控制系统、0家系统、模糊控制系统和神 经网络控制系统等。应用智能控制技术和自动控制理论来实现的先进的计算机控制系统，将 有力地推动科学技术进步，并提高工业生产系统的自动化水平。计算机技术的发展加快了智 能控制方法的研究。智能控制方法较深浅层次上模拟人类大脑的思维判断过程，通过模拟人 类思维判断的各种算法实现控制。计算机控制系统的优势、应用特色及发展前景将随着智能 控制系统的发展而发展。以工业PC为基础的低成本工业控制白动化将成为主流，工业控制白动化主要包含三个 层次，从下往上依次是基础自动化、过程自动化和
4、管理自动化，其核心是基础自动化和过程 自动化。传统的自动化系统，基础自动化部分基本被PLC和DCS所垄断，过程自动化和管 理自动化部分主要是由小型机纽成。20世纪90年代以来，曲于PC-based的工业计算机（工 业PC）的发展，以工业PC、I/O装置、监控装證、控制网络纽.成的PC-based的自动化系统 得到了迅速普及，成为实现低成本工业自动化的重要途径 山于基于PC的控制器被证明可以像PLC 样可靠，并口被操作和维护人员接受，所以， 个接个的制造商至少在部分生产中止在采用pc控制方案。基于PC的控制系统易于安 装和使用，有窩级的诊断功能，为系统集成商提供了更灵活的选择，从长远角度看，PC
5、控 制系统维护成本低。工业PC主要包含两种类型：IPC工控机和CompactPCI工控机以及它们的变形机。止I于基 础自动化和过程自动化对工业PC的运行稳定性、热插拔和冗余配置耍求很高，现有的IPC 12经不能完全满足要求，将逐渐退出该领域，取而代之的将是CompactPCI-based工控机， 而IPC将占据管理自动化层。当“软PLC”出现吋，曾认为工业PC将会取代PLC。然而，吋至今日工业PC并没有代 替PLC,主要有两个原因：一个是系统集成商的原因；另一个是软件操作系统的原因。一 个成功的PC-based控制系统要具备两点：一是所有工作耍曲一个平台上的软件完成；二是 向客八提供所需要的所
6、有东西。工业PC与PLC的竞争将主要在高端应用上，其数据复杂 且设备集成度高。工业PC不可能与低价的微型PLC竞争，这也是PLC市场增长最快的一 部分。从发展趋势看，控制系统的将來很可能存在于工业PC和PLC之间。PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展： 长期以來，PLC始终处于工业控制自动化领域的主战场，为务种各样的自动化控制设备提 供非常可靠的控制方案，与DCS和工业PC形成了三足鼎立之势。同时，PLC也承受着来 自其它技术产品的冲击，尤英是工业PC所带来的冲击。微型化、网络化、PC化和开放性是PLC未来发展的主要方向。在基于PLC自动化的早期, PLC体积大而口价格昂贵。但在最
7、近几年，微型PLC L1经出现，价格只有几百元。随着软 PLC控制组态软件的进一步完善和发展，安装有软PLC纽态软件和PC-based控制的市场份 额将逐步得到增长。当前，过程控制领域最大的发展趋势之一就是Ethernet技术的扩展，PLC也不例外。现在越 來越多的PLC供应商开始提供Ethernet接口。可以相信，PLC将继续向开放式控制系统方 向转移，尤其是基于工业PC的控制系统。智能控制与传统的或帘规的控制有密切的关系，不是相互排斥的.帘规控制往往包含在 智能控制之中，智能控制也利用帘规控制的方法来解决低级”的控制问题，力图扩充弟规 控制方法并建立一系列新的理论与方法來解决更具有挑战性的
8、复杂控制问题.1. 传统的自动控制是建立在确定的模型基础上的，而智能控制的研究对象则存在模型严重 的不确定性，R卩模型未知或知之其少者模型的结构和参数在很大的范围内变动，比如工业过 程的病态结构问题、某些千扰的无法预测，致使无法建立其模型，这些问题対基于模型的传 统自动控制來说很难解决。2. 传统的ii动控制系统的输入或输出设备与人及外界环境的信息交换很不方便，希望制造 出能接受印刷体、图形其至手写体和口头命令等形式的信息输入装置，能够更加深入血灵活 地和系统进行信息交流，同时述耍扩大输出装置的能力，能够用文字、图纸、立体形象、语 言等形式输出信息。另外，通當的自动装置不能接受、分析和感知各种
9、看得见、听得看的形 彖、声音的组合以及外界其它的情况。为扩大信息通道，就必须给自动装置安上能够以机 械方式模拟齐种感觉的精确的送音器，即文字、芦音、物体识别装置。可喜的是，近几年 计算机及多媒体技术的迅速发展，为智能控制在这i方面的发展提供了物质上的准备，使智 能控制变成了多方位立休”的控制系统。3. 传统的自动控制系统对控制任务的耍求耍么使输出量为定值（调节系统），要么使输出量 跟随期望的运动轨迹（跟随系统），因此具有控制任务单一性的特点，血智能控制系统的控 制任务可比较复杂，例如在智能机器人系统中，它要求系统対一个复杂的任务具有白动规划 和决策的能力，有自动躲避障碍物运动到某一预期目标位置
10、的能力等.。対于这些具有复杂 的任务要求的系统，采用智能控制的方式便可以满足。4. 传统的控制理论对线性问题有较成熟的理论，而对高度非线性的控制对象虽然有一些非 线性方法可以利用，但不尽人意。而智能控制为解决这类复杂的非线性问题找到了一个出 路，成为解决这类问题行之有效的途径。工业过程智能控制系统除具有上述儿个特点外， 又有另外一些特点，如被控对象往往是动态的，而且控制系统在线运动，一般要求有较高的 实时响应速度等，恰恰是这些特点又决定了它与其它智能控制系统如智能机器人系统、航空 航天控制系统、交通运输控制系统等的区别，决定了它的控制方法以及形式的独特之处。5. 与传统白动控制系统相比，智能控
11、制系统具有足够的关于人的控制策略、被控对彖及环 境的有关知识以及运用这些知识的能力。6. 与传统自动控制系统相比，智能控制系统能以知识表示的非数学广义模型和以数学表示 的混合控制过程，采用开闭环控制和定性及定量控制结合的多模态控制方式。7. 与传统自动控制系统相比，智能控制系统具有变结构特点，能总体n寻优，具有自适应、 自组织、自学习和自协调能力。&与传统白动控制系统和比，智能控制系统有补偿及自修复能力和判断决策能力。总之，智能控制系统通过智能机自动地完成其目标的控制过程，英智能机可以在熟悉或不熟 悉的环境中自动地或人一机交互地完成拟人任务。摘自:天津冶金职业冇属学院电子信 息工程学院主页刘金琨智能控制ISBN ：9787121011184
