第1章 绪论

计算机控制是自动控制理论与计算机技术相结合而产生的一门新兴学科，计算机控制技术是随着计算机技术的发展而发展起来的。自动控制技术在许多工业领域获得了广泛的应用；但是由于生产工艺日益复杂，控制品质的要求越来越高，简单的控制理论有时无法解决复杂的控制问题。计算机的应用促进了控制理论的发展，先进的控制理论和计算机技术相结合，推动计算机控制技术不断前进。计算机控制系统是以微型计算机作为控制器的过程自动控制系统。计算机控制系统不但实现了被控参数的数字采集、数字显示和数字记录等功能，而且其中信息的分析、控制量的计算以及系统的管理等均实现了软件化。

计算机一问世就与控制学科结下了不解之缘。1946年在美国宾夕法尼亚大学诞生的人类第一台电子计算机主要用于军事领域的科学计算，由人根据计算结果对相应的军事装备和技术等进行干预。这种工作方式在某种程度上和现代计算机离线控制工作方式相似。计算机技术的发展，为控制系统的发展开辟了新的途径，控制理论与计算机结合以后，就出现了计算机控制系统。在国外，20世纪50年代初期化工领域出现了计算机自动测量与数据处理方法，中期出现了计算机开环控制系统，后期美国一个炼油厂建起了第一台生产过程闭环计算机控制装置。60年代初期，美国的一个氨厂用Rw-300计算机实现了计算机监控功能，英国的一个碱厂建成了一个直接数字控制系统（DDC）。60年代中后期，计算机控制进入普及阶段。小型计算机的出现，使控制系统可靠性不断提高，成本逐年下降，计算机在生产控制中的应用得到很大的发展，但这个阶段仍然主要是集中式的计算机控制系统。在高度集中控制的情况下，如果计算机出现故障，将给整个生产过程带来严重影响。70年代以来，针对一些工业的高度连续化、大型化的特点，加上高可靠性、高性能、可远程通信、价格便宜、使用方便灵活的微型计算机（简称微机）的出现，集散式微机控制系统得以发展，从而可以使用系统工程的方法实现最优控制和综合管理。70年代后期掀起的单片机热（单片机即单片微型计算机的简称），为微机控制技术的应用注入了新的活力。单片机体积小、功能多、性能稳定可靠、环境适用性好、价格低廉。20多年的实践表明，以单片机为主机的微机控制系统，在实现面向生产过程的控制功能方面可以取得和其他类型计算机做主机时的同等控制效果，而以软件代替硬件方面则有更强的优势和功效。由此，计算机控制系统产生了新的设计思想和方法。

近年来，随着计算机技术、自动控制技术、检测与传感器技术、网络与通信技术、微电子技术、CRT显示技术、现场总线智能仪表、软件技术及自控理论的高速发展，计算机控制的技术水平大大提高，计算机控制系统的应用突飞猛进。利用计算机控制技术，人们可以对现场的各种设备进行远程监控，完成常规控制技术无法完成的任务；因此微型计算机控制已经被广泛地应用于军事、农业、工业、航空航天以及日常生活的各个领域。可以说，21世纪是计算机和控制技术获得重大发展的时代，大到载人航天飞船的研制成功，小到家用电器，甚至计算机控制的家庭主妇机器人，到处可见计算机控制系统的应用。