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中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）03-0016-01

1 概述

現如今我們人類已經漸漸進入了自動化時代，人們越來越多的用計算機來實現控制。而計算機控制技術也更多的運用到許多領域里來，應用于軍事、農業、工業、航空航天以及日常生活的各個領域。企業中的自動化生產也是計算機應用最多的一個方面，控制對象已從單一的工藝流程擴展到整個企業的生產、管理以及現場各種設備的控制中，采用分布式計算機控制，實現了企業的控制和管理一體化，從而大大提高了企業的自動化程度，為企業創造更多的經濟利潤。

2 計算機控制技術的概念

2.1 計算機控制系統的組成

采用計算機進行控制的系統稱為計算機控制系統，主要由硬件和軟件兩大部分組成。

硬件：包括計算機主機、通用設備、過程I/O通道、通用接口電路、傳感器、變送器以及可控的操作臺。

軟件：計算機控制系統中具有各種功能的計算機程序的總和，如完成操作、監控、管理、控制、計算和自診斷等功能的程序。整個系統在軟件指揮下協調工作。

2.2 計算機控制系統的特點

（1）除仍有連續模擬信號之外，還有離散模擬、離散數字等多種信號形式。（2）除了包含連續信號外，還包含有數字信號，因此與連續控制系統在本質上有許多不同，需采用專門的理論來分析和設計。（3）修改一個控制規律，只需修改軟件，便于實現復雜的控制規律和對控制方案進行在線修改，使系統具有很大靈活性和適應性。（4）一個控制器經常可以采用分時控制的方式而同時控制多個回路。（5）采用計算機控制，如分級計算機控制、離散控制系統、微機網絡等，便于實現控制與管理一體化，使工業企業的自動化程度進一步提高。

2.3 計算機控制系統的控制過程

（1）實時數據采集：對來自測量變送裝置的被控量的瞬時值進行檢測和輸入。（2）實時控制決策：對采集到的被控量進行數據分析和處理，并按已定的控制規律決定進一步的的控制過程。（3）實時控制：根據控制決策，適時地對執行機構發出控制信號，完成控制任務。

3 計算機控制系統的自動化生產

自動化生產線是生產過程的流程路線，整個過程包括原料輸入，加工篩選、運送原料、裝配元件、檢驗成品的一系列生產線活動所構成。基本的工業化生產線需要按照原料進行分類處理，生產加工，成型檢測，按照產品的生產流程，產品設備，負責操作的工人進行不同工藝的加工處理。

3.1 可編程計算機控制器

可編程計算機控制器（PLC）技術是一種在生產過程中的數字運算操作電子設備，它具有可編制程序、實現存儲執行、邏輯運算、順序運算的功能，通過顯示設備模擬輸入和輸出，有效控制各種類型的機械或生產過程，編程控制器系統本身可以與工業制系統形成一個整體，方便擴展。隨著計算機控制設備的發展，PLC完善的功能設置，有效推動了工業自動化的飛速發展。可編程控制器特點：

（1）抗干擾能力：PLC采用大規模微電子集成電路，平均無故障時間可高達30萬小時，減少了停機檢驗的時間。（2）編程控制器適用性強：PLC的功能豐富多樣，可以有效與工業控制設備進行匹配，設備本身的適用性逐步增強。

3.2 硬件設備的通用性強

PLC的硬件具有標準化的特點，可以適用于各個生產過程的使用。產品豐富、硬件功能強、產品種類多、方便構建各種范圍大小的控制系統。只要在PLC的終端上接入輸入輸出信號組件就可以構建一個PLC的控制系統。更改一個控制系統只需要使用編程器修改程序即可，根據輸入輸出組件和應用軟件的不同，PLC硬件設備可以控制不同的選定目標。

3.3 自動化中的現場總線應用

自動化生產中的現場總線是在數字化通信的測量控制設備，在自動化生產的現場使用，廣泛應用于自動化制造業，現場總線使用專用處理器置入傳統的測量控制器中，具有數字計算和數字通信能力。自動化生產線的現場總線把分散的測量控制器變成網絡探測節點，聯機完成自動控制。現場總線使自控系統與設備之間具有了互相通信實時分析的能力，經過連接網絡系統，可以在信息網絡中及時發現異常，使企業的自動化生產信息溝通更加便利。

3.4 自動化系統中的應用特點

（1）公開性和開放性：可以連接任何的設備和系統，也可以根據用戶實際需求，組裝不同的系統和設備進行工作。（2）可操作性和互用性：連接的設備和系統之間的數據溝通和傳送，不同的生產設備可以實現設備之間相互代替和替換。（3）智能性和功能自治性：現場總線通過傳感設備，監控分析處理，利用現場的設備可以能完成設備的自動控制，隨時診斷系統和設備的運行狀態。

4 自動化生產中的應用說明

工業機器人的自動化生產線，通過改變不同的軟件，適用于現在大規模生產的各個行業，符合現代經濟發展的需求及技術方面的創新，也適合已有生產線實現全自動行業的再次更新。工業機器人操控體系采用具有現場總線形式的PLC操控方法，有獨立操控和智能操控的特點。工業機器人在生產中使用面很廣，他改變了傳統的勞動模式，改善了勞動條件及強度，確保了生產的安全，提高生產的進度及產品的合格率。使材料在生產流程中減少了浪費，節約了時間，縮小了生產成本。隨著生產線的制作、調試設備的周期設計時間不斷提前，機器人自動化生產線越來越為工業企業所接受，成為自動化生產線的主流。

5 結語

計算機控制技術在自動化生產線上，重點強調通用性和靈活性的特點，有助于提高生產系統的生產效率，節約設計成本，提高運行質量，計算機控制技術對工業自動化生產具有開拓意義。

參考文獻

[1]許勇.《計算機控制技術》[M].機械工業出版社，2008，（1）：45-47.

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《計算機控制技術》課程定位為常州工學院測控技術與儀器專業的一門核心專業課，理論性、應用性、實踐性和綜合性都很強。本課程重點介紹計算機控制系統的組成原理和結構，計算機控制系統的工程設計方法，復雜控制算法的實現等方面的內容。通過本課程的教學，使學生掌握計算機控制系統方面的相關技術、基本理論和設計方法，給學生將來從事計算機測控相關的工作打下堅實的基礎。

1 課程教學內容

計算機控制技術是一門核心專業課，它既有自身的理論體系，又有很強的實踐性，在本科教育中起著重要的作用。課程特別強調理論聯系實際，注重培養學生解決實際問題的能力和工程實踐能力。

課程理論教學內容主要圍繞以下幾個方面開展：①總線技術與總線擴展技術；數字量輸入輸出接口與過程通道；模擬量輸入輸出接口與過程通道；硬件抗干擾技術。②步進電機控制技術與伺服電機控制技術。③數字控制器的連續化設計技術、離散化設計技術；純滯后控制技術、串級控制技術、前饋-反饋控制技術；解耦控制技術。④程序設計技術；測量數據預處理技術；數字控制器的工程實現；系統的有限字長數值問題；軟件抗干擾技術。

在設計該課程實踐教學內容時，課程組確立了先進的實驗教學理念與改革思路，制定了科學的教學體系與教學內容，堅持實踐與理論并重，能力培養與素質提高并行，課程實驗與工程訓練、創新設計、科學研究有機結合，創造以學生為本的人文環境，堅持把知識傳授、能力提高、素質培養貫穿于實驗教學始終，注重培養學生建立大工程觀、大系統觀、大集成觀，強化實踐技能，著力培養學生的創新精神和創新意識。課程開設的實驗主要包括：采樣與保持實驗，學生主要了解常見ADC和DAC器件的使用方法；直流電機控制實驗，理解用PID控制算法控制直流電機的方法，了解PWM 調制、直流電機驅動電路的工作原理；最小拍控制算法的研究實驗，學生主要學習并掌握最少拍控制器的設計和算法，了解最少拍控制系統輸出采樣點間紋波的形成和危害性；PID控制實驗，掌握常規的數字PID控制算法的原理及其應用，掌握PID調節器參數整定的方法。

2 教學方法與教學手段

計算機控制技術是一門與工程實際聯系十分緊密的專業課程，涉及的相關專業基礎課程有多門，因此，給課程教學帶來了一定的難度。為了使學生能夠全面掌握本課程的相關知識，我們在教學方法、手段等方面進行了一些有效的嘗試，取得了良好的教學效果。

2.1 五位一體的立體化課程教學體系

五位一體的立體化課程教學體系：采用了“課堂+實驗室+教學網站”的教學平臺、“研究型+啟發式+工程案例”的教學方法、“講課+習題課+討論課+實驗課”的教學形式、“基礎型+分析型+綜合型+設計型”的課后作業、“平時成績+實驗成績+考試成績”的考核方法。

2.2 將科研資源與教學資源有機結合，提高課程教育質量

雖然常州工學院定位為應用型本科院校，但隨著測試計量技術及儀器校重點建設學科的建設，科研水平不斷提高，具有良好的科學研究和工程應用平臺，取得了一些科研成果。科研水平的提高帶動學科專業的發展，學科專業水平的進步對教學水平的提高具有積極的作用。將科研資源轉化為教育資源，也是提高課程教育質量的一個重要因素。

我們較好地實現了教學資源、科研資源在人才培養和科學研究方面的開放和共享。在學生進入大三后，根據學生的興趣，組織學生進入不同的學科方向進行鍛煉，委派科研學術骨干教師給學生進行學術講座，使學生對科研產生濃厚的興趣，激發學生的學習熱情和求知創新欲望。

教師的科學研究工作也是學生獲得知識的一個重要的途徑。在專業課程學習過程中，許多抽象的理論知識學生很難理解，教師在理論課程教學過程中，注重理論聯系實際，結合自身的科研工作，將抽象復雜的理論知識通過具體的工程應用實例來描述，加深了學生對理論知識的理解，增強了教學效果。

2.3 利用現代教學手段提高效果

制作了計算機控制技術多媒體課件，應用MATLAB仿真實驗系統向學生展示計算機控制技術的最新發展狀況和應用成果。并且通過可動態更新的課程網站，使不同層次、不同需求的學生可以跨越時空限制，按需索取所需資料。“學生資源共享”和“網上答疑”系統的運用大大加強了學生和教師之間、學生和學生之間的交流和互動，進一步擴大了網站的資源來源和共享性。

2.4 嚴格課程考試管理、規范課程考核形式

本課程考核由兩部分構成：理論考試成績占總成績的60%，實驗成績占總成績的20%，平時成績占總成績的20%。理論考試采用閉卷方式，試題由主講教師按照大綱要求命題加入試卷庫，并做好相應的參考答案和評分標準。實驗成績根據學生的實驗預期、實驗操作、實驗報告綜合評分。

3 結論

《計算機控制技術》課程建設課題組成員在教學改革上進行了一些有益的探索和嘗試，對教學內容的調整、教學手段和方法的改進與完善等方面進行了詳細的總結，取得了一定的效果。

【參考文獻】

[1]于海生，丁軍航，潘松峰，等.微型計算機控制技術[M].2版.清華大學出版社，2009.

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計算機控制技術是一種集計算機技術、數字化技術和互聯網技術為一體的現代自動化技術，目前已經在社會的各個生產領域得到了廣泛的應用。并且經過近幾十年的發展，計算機控制技術有了飛躍性的發展，已經基本實現了自動化控制水平。而之所以能夠達到這種發展狀態，離不開互聯網的幫助和支持。正是在以太網的平臺上，才實現了工業企業生產信息的大量傳輸和共享，從而為計算機控制技術奠定了技術基礎。以下筆者就針對計算機控制技術在互聯網時代下的發展問題進行簡單探索，指出在未來的發展中，計算機控制技術還將會有更廣闊的發展應用空間。

1、計算機控制技術概述

雖然計算機技術是在第三次產業革命時就已經開始得到應用和發展，但是計算機控制技術卻是在最近十幾年間才逐漸興起并被廣泛應用在工業生產中的。之所以要進行計算機控制技術的應用研究，主要是想通過計算機技術來實現工業生產的自動化發展。

而所謂計算機控制技術，就是指在計算機應用技術、數字化電子技術、可編程控制技術、互聯網技術、單片機技術以及自動控制技術的技術基礎上，使生產技術的精密程度更高，生產設備的信息化性能更佳，從而實現生產過程的全自動化控制操作模式。由此可以看出，計算機控制技術是一種集各種現代科技技術為一體的高科技。因此企業若想進一步提高計算機控制技術，就需要引進和培養更多更專業的計算機人才才，使其能夠對生產自動化系統進行合理的操作和管理，從而保證工業生產過程中的生產效率、生產質量和安全生產。

2、互聯網時代下計算機控制技術的發展

當今的時代是一個信息時代，更是一個互聯網時代。因為正是在互聯網的平臺上，才實現了信息的快速共享和傳遞。同樣的，作為需要通過快速準確的傳遞信息來實現生產自動化的主要技術，計算機控制技術也在互聯網技術的發展中得到了進一步的發展。主要可以體現在以下幾方面：

2.1由集中控制逐漸向集散控制的方向發展

在最早的計算機控制技術的應用中，控制系統是一個整體，并設立在一個地方組成控制中心，所有的信息搜集、整理、加工和處理都是在控制中心進行，信息中出現的各種問題以及其解決對策也都是由控制中心決定并發出。也就是說，早期的計算機控制技術的應用形式主要是集中控制，這種工作方式雖然具有很大的決策統一性，有利于對整個生產系統進行全面的控制與合理的調整，但是其也存在一個致命的弱點，就是一旦控制中心的決策出現失誤，則將會對整個生產系統的運行造成嚴重的影響，計算機控制技術也就失去了其本來的作用和能力。

而在互聯網技術不斷發展的推動下，通信網絡方式和通信網絡水平都有了很大的提高，這就使得計算機控制技術的應用逐漸從集中控制轉向了集散控制。所謂集散控制又稱分布式控制系統由過程控制以通信網絡作中間樞紐對多個計算機系統進行控制的過程。集散控制的工作方式中應用了計算機、控制、通訊、顯示等先進的技術。集散控制的工作方式是以“分散控制、集中化操作”為原則進行工作，充分體現集散控制的靈活性、方便性、簡單性的特點。計算機控制技術在集散控制階段充分發揮計算機控制技術的作用。計算機控制技術的使用是通過一臺計算機對多種信號進行處理根據信號的使用功能不同集散控制將其分為上位機和下位機。

2.2從封閉系統逐漸向現場中線的方向發展

封閉系統是不受外界環境影響不與外界環境相接觸的一個系統。封閉系統中計算機控制技術在一定程度上受到很大的制約。封閉系統難以實現兼容性和開放性組織中的信息得不到很好的更新和利用。所以封閉系統必然會被取代。

工業現場中線控制系統解決工業現場中控制器、執行機構、智能化儀器等設備之間信息或信號的傳遞。工業現場中線控制系統是以一個數據點到另一個數據點，最后形成一個中線的方式進行傳遞。工業現場的中線具有經濟實用、簡單、可靠等特點捉使計算機控制技術操作更加便捷，其具體的工作是以工業現場中線為主對中線中的信號或數據進行處理使信號或信息技術處理處于一個平衡、有序的狀態，進而達到信息或數據自動化控制的狀態。工業現場中線控制系統是順應用戶的要求采用開放式的現場數據處理和數據的控制。現場中線控制是分散控制的優化和提升，實現了“變分散為集中統一控制管理”，即將危險進行分散實現控制分離。

2.3從現場控制逐漸向企業自動化控制的方向發展

計算機控制技術應用在現場控制階段主要是對活動現場的信息或信號進行處理并在一定程度上實現自動化控制。但是現場控制階段計算機控制技術的自動化控制還受到一定程度的約束。所以現場控制還需要不斷的優化和完善。企業自動化階段的標志是以太網工業協議的形成。以太網工業協議是一個開放式的網絡協議。通過以太網協議的形成將互聯網與計算機控制技術充分地結合在一起實現自動化控制的應用。互聯網與計算機控制技術的結合將提升工業生產品的適用性、可靠性、抗干擾性等特點。當前企業化自動化通過以太網的傳輸存在一個缺陷，即以太網信號不確定性、不穩定性。由于工業生產中以太網信息或數據的傳輸量較大，新的信息與舊的信息交換頻繁捉使互聯網中的數據需要快速刷新信息，互聯網的信號將會出現不穩定，直接導致以太網的信號不穩定、不確定。所以企業在完善計算機控制機技術的自動化使用過程中提出了“信息化工廠”將以太網需要傳輸的大量數據通過信息工廠進行轉移促使信息采集、信息傳輸、信息的處理、信息的綜合使用存在一個良好的系統中，有效地完成信息的自動化控制。

3、結語

事實上，在互聯網時代下，不但通信網絡技術得到了極大的發展，計算機應用技術、數字化控制技術等先進信息科技也都隨之得到了極大的發展，這些技術為計算機控制技術的應用提供了良好的技術平臺，從而使得計算機控制技術在工業生產系統的自動化發展進程做出了更大貢獻，為提高企業的生產效益，增大企業生產的安全性和經濟效益打下了堅實的技術基礎。并且相信在未來的社會發展中，計算機控制技術還將會在互聯網時代下得到更廣闊 的應用空間。

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中圖分類號：F270.7 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 （2013） 02-0000-02

伴隨著工業技術的不斷發展，尤其是網絡技術、微處理器技術等的普及，計算機控制技術的定義已經發生了根本的變化，進入了一個多機的、自動化生產、控制和智能一體化相結合的發展方向。本篇文章將歸納計算機控制技術的發展概況，同時指出作為計算機控制技術操作工程師主要的責任和工作從事情況。

1 集中控制到集散控制的發展

最初的計算機控制主要采用的是集中控制的工作方式，在進行一系列的包括采集信號、運算處理、信息反饋、顯示狀態等任務的過程中，均是通過工業控制計算機IPC來控制的。IPC工業控制計算機將各種參數，如，壓力、溫度、PH值等進行有效的收集，然后通過接口卡來接受經過處理而得到的信號。現在，伴隨著控制系統日益增加的復雜度，單獨的一臺計算機已經不能勝任多種信號的處理工作了，在這種情況下，分布式控制系統便應運而生，根據功能的不同，可分為上位機、下位機。上位機主要負責整體集中監視工作，下位機為分布在各現場的用于分布控制的個體。而上、下位機則通過相關的通訊互聯網進行傳遞信息工作。

通訊是集散式控制系統的中心，它作為DCS的中央神經系統。DCS系統具有可拓展性、安全性和有效性。DCS最初研發階段的瓶頸為系統開放性低。許多廠家采用封閉形式來實現經營壟斷，而不同廠家之間的信息閉塞，則成為了DCS系統發展困難的主要問題之一。

2 封閉系統到工業現場總線的發展

為了達到增強DCS系統的兼容性、開放性的目的，必須采取措施實現DCS系統網絡協議的公開化和標準化，因此就有了封閉系統到工業現場總線的發展。工業現場的總線控制系統（簡稱FCS）的主要功能就是實現數據“點到點”到“總線”的方式轉變。按照總線方式，整個控制系統有條不紊的進行運行，各種設備的工作都是一個“總線單元”，相互平行的運行，遵守公開、統一的通信協議進行綜合自動控制相關工作。FCS相比于DCS系統，更能實現順應用戶的要求，它采用的是開放式的現場總線協議，通過這種協議協調現場所有支線工作，使得維護和成本都降低。所以說，FCS系統是種互聯的、開放的分布式系統。

現場總線技術是一種能夠實現“變分散為集中，實現統一控制管理”的技術，能夠分散危險，實現控制分離。在整個系統中，通過智能儀表來實現數據的收集、處理、運算控制及輸出等現場工作，而上位機負責一些高端工作。

從上個世紀80年代，現場總線技術就開始發展，而它在發展過程中的各種標準也不斷成為工業國家和廠商的爭奪焦點。現在，Profibus及CAN均是中國自動控制領域的核心。1996年，Profibus標準開始進入中國，在10年光景的推廣中，廣泛存在于我國的工業領域中。2006年，Profibus成為了我國第一個現場總線技術的國家標準。到現在為止，Profibus仍是應用最為廣泛、各種控制設備、儀表種類最為齊全的總線技術，一直是車間級的總線標準、自動化集成的首要選擇。同時，CAN是機電設備控制相關領域中應用最為廣泛的總線技術，一直是工業機械手、汽車電子、高速印刷機等控制系統的設備級的總線標準。也就是說，Profibus和CAN分別是自動化、電子工程師的首選。

3 現場控制到企業自動化的發展

EtherNet/IP即以太網工業協議，是一種以以太網的傳輸為標準的協議。目前，這個協議被三大組織所支持，即the Industrial Ethernet Association（IEA）、ControlNet International（CI）、the Opening DeviceNet Vender Association（ODVA）。以太網工業協議旨在形成一個開放式的網絡協議，以便于工業控制網絡的開放式建設。工業以太網可以定義為將商業以太網（IEEE802.3標準）在技術上實現統一、同時提升產品的器件選用、適用性、可靠性和抗干擾能力，以滿足不斷增長的工業現場需求。

控制作用要能滿足實時性，這是工業控制網絡必須遵從的原則，換句話說，傳輸信號的過程要迅速同時信號必須穩定，因此要保證滿足數據定時刷新的要求。以CSMA/CD的方式所進行的傳統以太網的傳輸，不能在電荷負荷過大的時候正常運行。工業以太網采用的是新的信息交換技術，能夠快速刷新信號，這就為以太網信號的不確定問題找到了解決方法。如，EtherNet可以達到100M、10G的傳輸速率，減少了網絡傳輸的延時問題，使得阻塞幾率大大降低。雙工星形的拓撲結構及EtherNet技術則使傳輸實時性、確定性變成了可能。

“信息化工廠”是工業以太網的技術存在意義，這里的信息化工廠指的是在信息基礎相關設施的基礎上，利用信息處理手段，將信息收集、傳輸、計算處理和綜合應用，如同在工廠中生產、管理和運營的手段一樣。可以說，工業以太網是自動化控制的核心，管理、運營等信息的傳輸都靠它。

通過實現“信息化工廠”模式，能夠使得整個內部信息運行順暢、較少內耗、提高應變市場能力和增加效率的能力。可以說，工業以太網是現代企業經營成必不可少的部分。

很多現場設備對EtherNet/IP協議都很支持，它能實現直連下層設備，直接掛接變頻器和分布式IO，并采用以太網交換機作為中部鏈接，實現整個信息交換系統。EtherNet/IP控制網絡的功能包括以下幾方面，決定性控制、適應應用需要、故障容納措施、遠程控制、低成本連接、內部安全和開放式標準。它具有許多值得推廣的價值，如，實現了商業和企業的簡單整合，即有效的將生產控制、質量監督、可檢測性及系統維護等結合起來；高速、高帶寬，便于網絡技術的融進，能夠連接廣泛區域內的設備；便于專家遠程服務、診斷及部署等，有利于成本的降低和方便快捷進行信息控制等。所以，有人將工業化的以太網形容為“總工程師讀數據的網”。可以看出，工業以太網具有無縫對接的優點，這樣，工程師們就能實現遠程對掛在以太網上設備的控制管理了。

4 結論

互聯網時代的計算機控制技術是實現了集中控制到集散控制的發展、封閉系統到工業現場總線的發展、現場控制到企業自動化的發展的過程。最初的計算機控制采用集中控制的工作方式，一系列任務均是通過工業控制計算機IPC來控制的；DCS系統具有可拓展性、安全性和有效性，但信息閉塞；工業現場的總線控制系統FCS實現數據“點到點”到“總線”的方式轉變，是一種互聯的、開放的分布式系統；EtherNet技術則使傳輸實時性、確定性變成了可能。

參考文獻：

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進入21 世紀，隨著計算機技術的發展和普及，汽車上各種運用計算機、傳感器以及執行器組成的控制系統得到了更加廣泛的應用。而在傳統的汽車設計中，每一個自動控制系統就需要一個專用的計算機單元。就當前汽車中計算機電子控制技術應用來說就可分為四大類，即動力傳動總成的電子控制，底盤的電子控制，車身系統的電子控制和信息通信系統，我們首先來就汽車中計算機電子控制技術現狀做以下分析

一、 動力傳動總成的電子控制 

動力傳動總成的電子控制主要包過發動機電子控制，變速器電子控制和動力總成的整

體控制等，

1、發動機電子控制

在計算機電子技術用于控制發動機的初期，控制的目的是為了滿足排放的嚴格要求和獲得更好的燃油經濟性。隨著排放問題的基本解決，充分利用電子技術強大的控制能力，不斷豐富汽油機控制系統的功能，充分挖掘其在動力性、經濟性方面的潛力，進而全方位地改善汽油機的性能，已經成為汽油機的主要發展方向之一。于是計算機控制在汽油機上的應用就經歷了從單一的化油器電子控制、汽油噴射控制、點火控制到全面電子控制的過程。

今天，汽油機已經進入了電子控制技術時代，用一個ECU進行以汽油噴射為主的多項控制，即所謂的集中控制，是當代汽油機控制的基本模式。隨著控制功能的不斷增加，電子控制幾乎已經滲透到汽油機的各個機構和系統，可謂無處不有。同時，除了汽油機的全面控制以外，還以此為中心加入傳動控制，向車輛整體控制的方向發展。

2、變速器 的電子控制     

    電控自動變速器的控制系統主要是計算機接收各傳感器輸送來的反映汽車和發動機運行工況的信號后，據此發出指令給換擋電磁閥和變矩器鎖止離合器電磁閥，以控制自動變速器工作。計算機除了用于控制變速器的自動換擋外，還用于全時四輪驅動傳動系統中軸間差速器的自動鎖止控制。車輛行駛時，計算機接收前后輪轉速傳感器、節氣門位置傳感器和軸間差速器控制開關的信號，根據前后輪速度的差動量來控制前后軸上轉矩的分配，以避免因差速器的差動作用，而產生車輪滑轉，車輛停駛的現象，從而提高車輛在困難道路上行駛時的通過能力。

3、動力傳動總成的整體控制

    隨著汽車計算機程度的進一步提高和微電子技術的迅速發展，CEO的控制功能也不斷增，并逐漸由單一控制向集中控制。方向發展，并可產生新的控制功能。動力傳動總成的整體控制就是這樣一個集中控制系統。這種整體控制更易于實現換擋過程中的閉環控制，提高動力傳動系統的綜合動力性能和經濟性能，不僅降低了成本，更重要的是提高了控制系統可靠性和一致性。這一方面的研究與應用越來越多，已經成為當前汽車計算機電子技術發展的一個重要方向。

    二、底盤的電子控制

    底盤的電子控制用于控制提高汽車的舒適性，安全性和動力性等。主要有主動—-半自動懸架及車高自動調節系統、制動和防滑動態性能電子控制系統、轉向控制、驅動控制和巡航控制等。 

    懸架系統控制是用來改變車身的高低和緩沖彈簧的彈力，并根據車輛的載荷及路面條件改變吸收沖擊阻尼力的大小。控制車身高度的目的是在于車輛的載荷無論怎樣變化，通過該控制系統均能使車身和底面之間始終保持設定的距離，或者汽車在高速行駛過程中，通過降低車身高度來減少空氣的氣動阻力并增強汽車在高速行駛時的穩定性。轉向系統控制用于操縱動力轉向系統轉向力。防抱死制動控制系統是用來防止汽車在制動時車輪被抱死。采用電子控制四輪防抱死制動控制系統，不僅能防止汽車在制動過程中后輪被抱死，而且還能防止用于轉向的前輪被抱死，從而使汽車行駛方向的穩定性得以增強，提高了汽車的可操縱性。電控巡航行駛系統用于汽車行駛速度的自動調節，使汽車在不踩加速踏板的情況下，能保持設定的行駛速度。防滑控制是用來防止汽車在起步和加速時驅動輪打滑。四輪轉向控制是由安裝在后懸架處，用于操縱后輪的后輪轉向機構及前輪轉向機構所組成，這樣前后四個車輪都能進行轉向操縱。目的是為了提高汽車在低速時的轉向性能及在高速行駛時的轉向能力。

三、車身系統的電子控制

車身系統的電子控制用于增強汽車的安全、舒適和方便性。車身電子控制技術的基本內容如下：

  1、儀表方面：電子轉速表、電子車速里程表、電子燃油表、多功能綜合屏幕顯示。     

    2、安全方面：電控安全氣囊、防盜警報系統、電控安全帶、電控前大燈系統、雷達防撞系統。

    3舒適方面：中央門鎖系統、電動門窗與電動天窗系統、電動座椅、電動后視鏡與電動除霜系統、汽車音像系統、自動空調系統。

    4通信與智能化方面：衛星導航與定位系統、車載電話與計算機網絡系統、安全維護與監控系統、故障自診斷系統、智能汽車與自動化高速公路。

  四、信息通信系統 

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0 引言

《計算機控制技術》是工業電氣自動化、自動控制、計算機應用等專業的主要專業課程之一[1]。具有實踐性和綜合性強、課程抽象、學習難度大等特點。尤其是其中的控制算法，既是計算機控制系統的核心，也是整個計算機控制系統設計中的難點，并且由于控制算法數量多，理論性強，采用常規的講授方法，學生不易理解，教學效果不是很理想。基于此，本文以MATLAB為工具，通過編寫M文件、構建SIMULINK框圖對主要算法進行仿真實現，并通過 GUI （圖形用戶界面 ）設計友好的人機交互界面，實現控制算法的選擇、參數的設置、動態仿真以及不同算法的控制效果對比等。在建模仿真的過程中將抽象的理論知識變成直觀的感性認識，使學生可以更直觀、高效地理解和掌握所學知識，培養學生的學習興趣和能力，提高教學質量。

1 仿真平臺規劃

MATLAB是目前應用最廣泛的科學工程運算軟件，內嵌的SIMULINK是MATLAB的重要組件之一，無需大量的程序代碼，只需建立仿真框圖即可實現對復雜系統的交互式動態建模、仿真以及綜合分析，令繁瑣的仿真實現過程變得清晰可見。MATLAB的M文件工作方式，可以將MATLAB的語言代碼全部寫在一個文本文件――M文件中運行，用戶還可以根據需要自編一些函數，方便程序的修改與維護，提高代碼的可重用性。MATLAB GUI是MATLAB的圖形用戶界面開發環境[2]，使用它，用戶無需了解圖形實現的細節內容，便可以繪制復雜的圖形以及設計出美觀、方便的菜單化和控件式的人機交互界面。本文使用SIMULINK、M文件以及GUI實現《計算機控制技術》課程中的控制算法仿真平臺設計。

2 控制算法的M文件仿真

《計算機控制技術》課程中的控制算法主要有數字PID的各類控制算法、Smith補償算法、最少拍控制器的設計方法、大林算法以及滯后過程的預估控制算法等。數字PID控制算法有常規算法和改進算法兩大類，常規算法分為位置型和增量型，改進算法主要有積分分離PID算法、抗積分飽和PID算法、變速積分PID算法等，這部分使用M文件進行仿真。M文件仿真時，首先新建一個空M文件，之后依據算法表達式在空M文件中輸入MATLAB程序并以.m后綴保存，最后在命令窗口鍵入保存的文件名即可以運行該文件。之后通過 GUI開發環境設計友好的人機交互界面，實現控制算法的選擇、算法參數的設置、系統的動態仿真以及不同算法效果對比等。

仿真平臺中的人機交互界面之一如圖1所示。在該界面中點擊相應按鈕可以選擇不同的PID算法，算法改進前后的效果對比也可以直觀地得以呈現。此外，通過修改算法的參數，可以讓學生高效地理解不同參數對系統性能的影響。圖1的曲線是積分分離PID控制算法的仿真結果，被控對象為，采樣時間為1ms，rin（k）=1.0。

3 控制算法的SIMULINK仿真

《計算機控制技術》課程中的Smith補償算法、最少拍數字控制器、大林算法以及滯后過程的預估控制算法等使用SIMULINK進行仿真。之后在 GUI開發環境中設計友好的人機交互界面，實現控制算法的選擇、參數的設置以及系統的動態仿真等，如圖2所示。圖中的曲線是未消除振鈴的Dahlin算法的仿真結果，被控對象，采樣周期T=0.08s。

4 編譯GUI生成應用程序

為了能夠在沒有安裝MATLAB的計算機上使用該仿真平臺，需要將以上設計文件編譯成可以獨立執行的應用程序。該過程分三個步驟：安裝Lcc編譯器（MATLAB自帶），配置編譯器，編譯腳本。最后生成的后綴為.ctf和.exe的文件即為脫離MATLAB環境運行必需的文件。此后若要在未安裝MATLAB的機器上運行該可執行程序，只需將MATLAB安裝目錄下的＼toolbox＼compiler＼deploy＼win32中的MCRinstaller.exe安裝到該計算機后，點擊執行編譯生成的.exe文件即可。

5 結論

本文針對《計算機控制技術》課程中控制算法數量多，理論性強，采用常規的講授方法，學生不易理解、教學效果不理想的問題，設計了該課程的控制算法仿真平臺，讓抽象的理論得以直觀、生動的呈現，使學生深入、高效地理解和掌握所學內容，在教學中取得了良好的教學效果。

【參考文獻】

[1]賴壽宏，主編.微型計算機控制技術[M].北京：機械工業出版社，2008.

[2]趙景波，主編.MATLAB控制系統仿真與設計[M].北京：機械工業出版社，2010.

[3].基于Simulink的電力系統仿真研究[J].科技視界，2013（11）：160，166.

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作者簡介：李啟光（1970-），男，江蘇贛榆人，北京信息科技大學機電工程學院，副教授。（北京 100192）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）07-0105-02

計算機控制系統是以計算機為核心實現生產過程自動控制的系統。隨著工業技術的發展和生產自動化程度的不斷提高，計算機控制技術得到了越來越廣泛的應用。“計算機控制技術”融合了計算機技術、自動控制理論和計算機通信技術，是新發展起來的理論性和實踐性很強的一門交叉學科。它實際上包含著兩部分內容：一是計算機控制理論基礎，主要涉及離散控制基礎理論；二是實現技術，主要包括通道接口技術、現場總線、人機界面等系統實現技術。課程涉及面很廣、知識集成度高，是高等學校自動化、電氣工程和機械電子工程等專業的一門重要的專業主干課程。[1-3]

一、“計算機控制技術”課程現狀

“計算機控制技術”是一門跨學科專業課程，涵蓋內容豐富，但由于各專業的要求不同，課程針對不同專業的側重內容應有區別，這樣才能達到各專業的培養目的。

目前多數高校選用課程教材內容主要是數字濾波、數字 PID、最少拍無差系統、Simth算法和達林算法、模糊控制、神經網絡等內容，這部分是建立在一整套完整控制理論基礎上的。[4]此外還包括接口技術、現場總線、人機界面等偏重于應用的內容。自動控制等專業培養目標側重于設計計算機實現控制算法、編制適用于工業控制系統的硬件及接口設計、控制軟件，選用此類編排內容的教材比較適用。而機械電子專業方向，機電專業以裝備及其控制系統為主要研究對象，課程以了解與掌握計算機控制系統在裝備控制中應用為其主要目的，選用此類教材不能體現專業側重點。同時機電專業有自己的專業設置要求以及本專業特有的先修基礎課程，與自控類專業有極大的不同，因此如何根據機電專業自身的專業特點確定理論教學內容及其深度，調整好計算機控制系統的理論及應用技術的關系，是目前機電專業“計算機控制技術”課程教學要解決的首要問題。

因此，在教學實踐過程中，應以控制系統應用技術為基礎，理論教學的內容和深度以應用內容的需求為標尺，使理論教學內容能夠支撐且覆蓋該課程涉及的主要技術，使理論教學的深度能與機電專業學生的實際水平及今后的就業需求相符合，同時還要與當前的技術發展水平和趨勢相適應，具有一定的前瞻性。

二、機電專業“計算機控制技術”教學內容改革

1.機電特色的控制類課程教學體系調整

面向機電專業的“計算機控制技術”課程應從裝備控制應用角度出發，密切結合裝備自動化需求組織教學內容。

根據以上原則，在教學中提出將運動控制卡和工業PLC作為計算機控制技術理論與運用結合的載體。一方面在課程開始之前，需要保障學生已掌握先修部分專業應用技術知識，尤其考慮到工業PLC、運動控制器是機電專業常用、最典型控制應用系統，課程內容可與此結合，將工業PLC、運動控制器的應用作為教學案例使用。先修課程包括“電工電子學”、“機械控制工程”、“單片機原理”、“數控技術”、“PLC 原理與應用”等專業課程，其中鑒于“數控技術”課程目前涉及均為封閉式數控系統，因此在課堂上需要補充介紹機電控制中使用面廣、開放式的運動控制器（卡）。

另一方面，課程以先修課程中所涉及的、與計算機相關的數字處理與控制技術為主要授課內容，重點介紹數字化后信號處理、數字控制理論及其實現，并通過各個理論教學環節與先修機電控制運用技術緊密結合，實現硬件和軟件結合、控制原理和典型應用控制器結合，貫徹理論聯系實際的方針，并將先修課程有關方面的知識有機集成在一個完整的機電控制系統內，使學生從整體上系統地掌握數字控制器的機電應用技術。

“計算機控制技術”強調理論、技術與實際應用相結合，理論與實踐并重，綜合性較強、強調應用，因此在課堂教學與課程實驗的基礎上，應增加機電綜合實踐環節，并鼓勵學生參加其他開放實驗以及科研項目，綜合應用所學知識，鞏固教學效果。項目選題從工程應用角度出發密切結合裝備自動化實踐。

2.機電專業特色的課程內容設定

在原有教學內容體系基礎上，針對機電專業控制理論基礎薄弱、專業需求有別的狀況，對教學內容作一系列的重新規劃及調整。強調教學內容緊密聯系機電傳動控制實際需求，優化知識結構、充實機電控制的實例，做到理論和實踐運用的對應與相互關聯。

對于機械電子專業，擬定的主要教學內容大致如下：

（1）輸入/輸出通道接口技術。這部分內容在“電工電子學”和“單片機原理”課程軟硬件基礎知識上，以單片機、PLC、運動控制卡上典型常用的接口硬件，如A/D、D/A、通訊口、觸摸屏、開關量輸入輸出接口等為例子介紹工作原理、使用方法和技術細節問題。

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“計算機控制技術”以單片機原理及應用、自動控制原理、現場總線等先修課程為基礎，結合了之前的理論課知識。就目前的就業形勢來看，企業對計算機控制領域的人才需求較強，因此我校積極創新、探索新的教學理念與方法，以此進一步增強學生的創新能力與學習能力。“計算機控制技術”是一門結合理論和實踐的綜合性專業課，所以進一步探討該n程的理論教學和實踐教學方法非常必要。

一、課程定位與特點分析

“計算機控制技術”課程是自動化專業、電氣工程及其自動化專業的限選課程。計算機控制技術的應用領域非常廣泛，在航空、航天，以及與現代日常生活相關的工業、農業、醫學等領域都起到了至關重要的作用。經過對課程的學習，學生應該掌握計算機控制系統的發展歷程及應用領域，計算機控制系統的具體組成部分以及各部分的功能，學會計算機控制系統的分析方法，以及相對簡單的軟件、硬件的設計與實現過程，了解計算機控制系統的工作原理。

本課程旨在培養學生掌握微型計算機控制的基本概念，以及微型計算機控制系統的基本分析方法和設計方法。課程要求學生從理論上掌握計算機控制系統的基本原理及應用；而教師要為學生提供有效的分析，培養學生掌握設計計算機控制系統所需的知識、洞察力和理解力。學生在實踐過程中要學會利用計算機技術解決控制系統中的實際問題，通過對該課程的學習，今后能獨立承擔和開展計算機控制系統方面的研究工作。

二、課程的教學改革

“計算機控制技術”課程以培養應用開發能力為目標，不斷更新課程體系，從而確保教學內容的實用性和先進性，其主要特色與創新如下：

1.摒棄了傳統的教學模式，采用項目驅動式教學。新課程采用項目驅動式教學，每一章節都設置一個驅動項目，教師組織學生自行分組、分工，制訂設計方案。學生每一節課都帶著問題、圍繞項目學習所需知識，不斷提高實踐能力。

2.課程教學與課外科技活動緊密結合、相互促進。基于計算機控制技術課程的特點及其在電子產品設計中的重要作用，新課程將課程教學與大學生科技創新競賽、全國大學生電子設計競賽、飛思卡爾智能車競賽等多項賽事結合，大力開展第二課堂，延伸教學范圍，組織科技創新小組，提高利用單片機進行自動化系統及電子系統的開發和設計能力，以此激發學生的創新意識，鍛煉其動手實踐能力。

3.改革教學手段，增強教學效果。傳統的教學方法是教師進行書面知識的傳授，在黑板上寫板書，學生只是進行信息的接收。這種教學方法并不能取得較好的教學效果。因此，要想切實提高教學質量，就需要改革教學手段。教學手段是否有效將直接影響學生對知識的理解和掌握。在學校的大力支持下，我校教師在教學過程中采用了多種現代教學手段。例如，在教學過程中使用多媒體課件進行計算機控制系統的教學和展示，利用三維動畫制作技術和模擬仿真技術展示教學內容。通過一段時間的檢驗，筆者發現改進的教學手段不但顯著提高了教學質量，還可以直觀展示課本上難以理解的教學內容。我校設有專門的計算機控制技術實驗室，共有32臺THSSC-4型實驗臺。根據教材章節，課程設置了8個實驗課題，穿插在理論教學過程中，學生能夠在實踐中鞏固所學的理論知識。學生通過這種方式提升了動手能力，為今后的就業打下了基礎。

三、課程考核方式的改革

傳統的考核方法采用期末考試的方式，學生僅僅是考試的工具，并沒有有效掌握平時上課的重點與方法。而科學的考核方法不僅需要激發學生平時上課學習的熱情，還要真實反映學生的綜合能力。考核方法除了最終的期末考試，還應該包括平時成績（習題作業、課堂小測驗、課堂提問、課堂討論、課外作業、實驗）。筆者經過實踐，總結出比較合理的權重分配，即平時成績占30%，期末考試占70%。通過這一改革，教學質量和學生的上課積極性都有了顯著提高。

四、總結

“計算機控制技術”課程涉及的科目種類繁多，具有專業性強、內容更新快等特點。在學校組織的教學方法研究與改革過程中，教師對本課程的特點進行了一系列的創新與研究，最終取得了很好的效果。教師充分利用上課時間進行知識的傳授與講解。課程改革一方面提高了學生的積極性，另一方面增強了學生的動手實踐能力，使教學效果得到了提升。

參考文獻：

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2課程教學改革的方法和實踐

2.1教學環節突出側重點

針對本校學生的實際水平，在教學環節中突出側重點。由于本課程的第一部分主要涉及計算機控制的基礎知識、數學模型及控制原理和分析方法。這一部分內容在前期的自動控制原理、復變函數中都有所講述，那么在本課程的學習中主要是針對課程內容進行復習和總結，而不作為重點內容進行講授。而第二部分中，講述的是計算機控制技術的算法和應用以及系統仿真的算法。該部分是眾多學科實踐與應用的理論支撐，包括了經典控制算法如PID控制算法及其改進等，復雜控制算法如最少拍控制及達林算法等以及數字濾波等數據處理方法，同時包括了系統仿真算法。這一部分作為重點內容講授。而第三部分是控制系統的MATLAB仿真和SIMULINK仿真。該部分需要學生動手實踐來完成，實際應用也很廣泛，在講授中同樣以舉例的方式讓學生能親身體會到軟件方面的使用。

2.2教學與教材有機結合

針對《計算機控制技術》這門課程的特點，現有的高校教材可謂是形形，各有各的特點，那么如何使學生更好的學習課程內容而又不依賴于教材呢？或者說如何使學生更好的理解教材內容而更深入的學習課程知識呢？這就要求將教學與教材有機的結合起來。針對本校學生特點，不能拘泥于一本教材來學習本課程，因此，在教學過程中，第一部分內容也就是前期的計算機控制技術基礎知識和數學模型等內容，主要針對學生現有教材以及自動控制原理等教材進行講解，第二部分內容主要是計算機控制技術的算法和應用以及系統仿真的算法。該部分的內容想對比較難，計算量大，因此既應用現有教材，還參考于海生等編著的《計算機控制技術》以及湯楠等編著的《計算機控制技術》等教材，針對算法的部分，結合不同教材的例題，使學生更好的理解算法的來源。第三部分即控制系統的MATLAB仿真和SIMULINK仿真，該部分更多的需要學生自己動手操作，那么在上課的過程中針對例題給學生通過多媒體演示的方法，引入知識點來提高學生學習的積極性。

2.3有效利用實驗環節

《計算機控制技術》這門課程不但有獨立的理論和方法，而且有相當強的實踐性和應用性。因此，要學好這門課程，必須有效的充分的利用實驗環節。本門課程安排在第六學期開設，該課程的實驗的設置充分結合課堂內容，考慮以實際應用為主，主要安排了數字濾波器、數字PID控制算法、最小拍控制、大林控制算法等等。并為了提高學生的學習興趣以及拓展學生的知識面，還安排了選做的步進電機控制、溫度控制系統等現實中廣泛應用的實驗環節。

2.4重視教學中的考核方式

考核是評價學生學習、了解教師教學效果的一個重要杠桿。而僅僅通過期末考試的方法來對學生進行考核的話，有可能使學生平時不注重學習，期末搞突擊，考后知識還給老師。我們把考核分為了4種：

①課堂作業。每次作業計10分，按照作業次數折合成滿分10分的平時成績。

②課堂表現。針對學生的課堂狀態以及回答問題的正確率和積極性，計10分平時成績。

③實驗環節。針對各個實驗中學生的預習情況、實驗過程中的參與情況，實驗結果的準確度來評價，滿分計10分。

④期末考試。期末考試成績折合成70%，再加上以上3項的成績即為學生的總體考核成績。這樣分配更加合理，也充分調動了學生的積極性。

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一、計算機控制系統的組成和分類

計算機的控制系統是由工業計算機和工業對象組成。與普通控制系統一樣，計算機的控制系統是開環的或閉環的。而閉環的方式運用最普遍，是一種最基本的控制方式。

1.硬件組成。計算機的控制系統硬件一般都是由計算機、外部設備、輸入輸出通道以及操作臺等構成，如圖2所示。圖2計算機的控制系統硬件

2.計算機的控制系統軟件。計算機的控制系統有以下四種系統：操作指導控制系統、直接數字控制系統（DDC）、計算機監督系統（SCC）、分級計算機控制系統。

二、計算機控制的背景及發展歷程

20世紀50年代初將計算機作為控制器的思想開始萌生。開始試圖在飛行器的控制中應用工業計算機，但由于體積大、能耗多、可靠性差從而沒有被使用。后來，計算機的控制進展主要是在工業控制過程領域，成功實現了計算機的閉環控制。1962年英國運用計算機實現了數字控制，20世紀70年代微型計算機發明。計算機的控制技術[2]將在以下幾個方面得到了發展：以工業PC作為基礎的工業低成本控制成為主流，PLC將微型化、網絡化、PC化、和開放性發展，面對測控管的一體化設計DCS系統，控制系統逐步向現場總線（FCS）的方向發展，儀表技術開始在數字化、智能化、網絡化以及微型化進行發展，計算機的控制網絡正向有線以及無線結合的方向邁進。

三、計算機控制的發展現狀及應用探索

1.網絡化。隨著計算機和網絡技術的發展，各種計算機網絡廣泛應用于控制系統，規模越來越大，從而使傳統的回路控制系統所具有的特點在系統網絡化過程中發生了根本變化，并逐步完成了控制系統網絡化。

2.扁平化。根據不同功能的網絡結構，在系統集散以及分布式計算機的控制系統中，系統將以網絡為限分成了多個層次，各層網絡之間由計算機相連接。因為各個網絡層次之間互相獨立，在信息傳遞和交換中，將受計算機的影響，是信息傳遞以及交換的主要問題。并由于集散以及分布式的控制系統[3]本身網絡以及數據結構有封閉性，造成了不同廠家之間的產品交互性差。

隨著企業網技術的發展，網絡通訊能力和網絡連接規模得到了極大的提高，使得原本在分布式的網絡環境中較難實現的數據傳輸和交換，可以在一個貫穿的網絡環境中實現。新一代計算機控制系統的結構發生了明顯變化，逐步形成兩層網絡的系統結構，如圖3。圖3計算機控制系統網絡系統結構

圖3上層負責完成高層管理功能，包括各種控制功能之間的協調、系統優化調度、信息綜合管理和組織以及總體任務的規劃等。底層負責完成所有具體的控制任務，如參數調節的回路控制、過程數據的采集和顯示、現場控制的監事以及故障診斷和處理等。因此，新一代計算機控制系統具有兩層網絡的系統結構，使得整體系統出現了扁平化趨勢，即所有的高層次控制、管理和調度任務均在上一層次完成，而所有的具體控制、顯示、記錄和診斷任務均在下一層次完成。這種系統的優勢是：簡化系統的結構和層次，縮短上層控制任務到下層單元實施過程，實現較大規模的信息交換公共平臺，加強上層子系統與下層子系統或單元之間的聯系。

四、計算機控制系統的評價

計算機控制系統的發展和應用，除受系統本身的優缺點影響外，實際系統的控制質量起著非常重要的作用。在計算機的控制系統的發展中始終存在著對系統的控制質量評價問題。一般主要有以下六個方面對系統進行客觀評價。

1.系統的質量。主要由采用的控制結構、設計的控制算法、具備各種功能和能達到的控制指標。一個好的控制系統所的控制結構應簡單且合理，控制算法滿足了控制指標要求的同時盡量簡單，功能應盡量廣泛。

2.系統的工程化。工程化是控制系統可以得到廣泛應用的關鍵因素。因此，要求讓系統軟件模塊化、硬件標準化，控制策略可選擇和可組態、算法通用。

3.系統的實時性。系統的實時性應采用分級分回路以及分別進行。不同的級對實時性的要求不同，越靠近實時性要求越高，在一樣的級別，不同的控制任務對實時性的要求也應不同。

4.系統的可靠性。系統的可靠性應有完整的衡量指標以及設計方法。主要指標包括含系統設備故障率、故障的累計概率、系統平均無故障時間、修復時間等。

5.系統的可擴展性。為滿足生產發展以及系統應用范圍，可擴展性是必要的，對任意一個控制系統可擴展性的主要功能為可擴展幾個通道、幾個接口、幾個回路、幾個采樣點、和可提供幾個存儲容量以及內存空間。

6.系統的經濟指標。系統的經濟指標評價將系統的建設費用以及系統能實現的功能相比較，確定系統整體的效益和應用前景。

五、總結

隨著計算機控制技術的不斷發展，對控制系統的控制水平要求越來越高，將推動了計算機的控制水平向更高層次的發展。本文首先介紹了計算機控制技術的組成與分類；然后對計算機的起源、發展現狀以及應用探索進行了說明；最后評價了計算機控制系統。

參考文獻：

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科技發展與經濟體的并軌，給計算機在林業工程中的應用提供了廣闊的空間。計算機已成為當代青年生活的必須品，聯同移動設備讓人們的生活百般滋味。

古語有云“大樹底下好乘涼”，這也深刻說明了林業在社會生活中的重要地位。當前林業工程的發展最重要的是資源調配，資源利用，資源蓄積，而這些都需要計算機控制技術來輔助，當前，完善的林業信息管理系統和決策系統已經初步落成，可靠的計算機控制軟件不斷更新，給林業工程送去了簡化和高效，使林業工程的管理技術和研究手段都發生了巨大變化。

一、我國林業工程的特點

1、林業及林業工程

說到林業，我們一定會想到大山密林吧！誰會在意整齊有秩初入沃土的小小樹苗呢？它們的朝氣也不輸參天大樹吧！林業的腳步不止在綠化和山水間吧！經濟的需求也是林業的重要組成部分，林業工程也是應市場需求而生吧！當然林業的發展更依賴社會建設，只有良性的林業發展才會對社會起到中流砥柱的作用。林業工程是以森林資源的高效利用和可持續發展為目的，研究森林資源的撫育、開發利用和林產品加工等。林業工程雖然是一個綜合性的傳統領域，但是隨著信息技術、電子技術、自動化技術、材料科學等的迅速發展和滲透，它的研究專業化水平也必將得到提高。

2、我國的林業工程及特點

在我國的林業“六大”生態工程中，“天然林保護工程” 是我國林業的一號工程，投資最大，見效慢；“退耕還林還草工程”是我國林業建設史上涉及面最廣、政策性最強、群眾參與度最高的生態環境建設工程；“‘三北’和長江中下游地區等防護林體系建設工程”是我國涵蓋面最大、內容最豐富的防護林體系工程；“京津風沙源治理工程”是首都乃至中國的“形象工程”，也是環京生態圈建設的主體工程 ；“野生動植物保護及自然保護區建設工程”是一個面向未來，著眼長遠，具有多項戰略意義的生態保護工程。“速生豐產林基地建設工程”是我國林業產業體系建設的骨干工程，也是增強林業實力的“希望工程”。

“六大” 林業重點工程的意義在于發揮森林作為“大自然總調度室”的作用，同時提高我國森林資源的蓄積量，滿足國民經濟各部門對森林資源的需求。

當然林業工程管理的實現離不開計算機控制技術的支持，林業工程中涉及的海量信息、圖像數據和加工制造，都需要數據處理和輔助設計軟件，圖像采集與數據分析更需要各種數據模型方法支持，歷史數據的甄選刪除工作更需要專家系統的處理。前不久在加拿大發生的大型火災讓林業資源和環境遭受了巨大的損失，深刻說明了深林防火的重要，林業工程管理的重要。

二、計算機控制技術

1、計算機控制技術的特點

計算機技術與控制應用的結合，將電子技術、自動控制和應用開發技術引向智能化和專業化，鞏固了控制管理的核心地位。計算機控制技術很好的將可編程技術、嵌入式技術和網絡技術結合起來，為控制需求服務。控制技術的應用很好的提升了生產的精度和速度，信息化生產漸漸成為企業加工的主流，生產過程的自動化程度已遠遠超過預期。如機器織布機制作出的印花，已完全替代了人工，當然傳統特色性加工的發展依然很受市場歡迎。

2、計算機控制技術的工作原理

計算機控制技術根據其系統的工作特點可以分為：操作指導系統、直接數字控制系統、計算機監督系統、集散控制系統和嵌入式系統。其工作原理為：

1） 進行實時的數據采集，把來自測量變送裝置的被控制量的瞬間值進行檢測和輸入。

2） 對數據進行控制決策，把采集到的被控制量進行分析和處理，并按已定的控制規則決定將要使用的控制行為。

3） 注意實時的控制輸入，依照控制決策，實時的對執行機構發出控制信號，指導完成控制任務。

3、計算機控制系統的分類

第一，計算機控制首先要有中央處理器，中央處理器可以實現對采集數據的運算和調配。如溫度、壓力和留速等數據信息的收集、錄入、歸類、計算、分析、評判和指令設置等，可以通過視頻顯示設備將關鍵信息和處理過程顯示出來，需要時可以對所需信息進行處理，給操作人員提供設計改進思路和檢測跟蹤信息。

第二，直接數字控制系統，它是利用 1 臺計算機對 1 個或多個參數進行檢測，并將檢測結果與給定值比較，然后按照之前規定的控制規律進行計算，并將控制量通過接口直接去控制執行機構，對被控對象進行控制。計算機直接控制生產過程。此系統的特點是靈活性大，可靠性高，可實現復雜的控制規律。缺點是危險集中。

第三，監督控制系統，它屬于兩級控制系統。上位機是監督計算機，面向被控對象的下位機可以是 DDC 系統或模擬調節器。監督計算機的主要任務是采集現場信息，根據數學模型進行最優控制和其它復雜的控制，指揮下位機工作，并可調整下位機的設定值，向操作人員發出操作指示。

三、在林業工程中的作用

1、對林業工程的監測與控制

計算機監測的具體內容為現場數據的采集和保存，它主要的監測對象是試驗和生產過程中需要的數據。計算機控制技術中的過程控制是指使用計算機對林業工程生產工藝過程中的溫度、濕度、重量、電壓、濃度、水壓等物理用量和化學用量進行控制。

2、對森林資源的管理

在林業工程林地管理的工作中，對于各種侵入、占用林地的行為，我們可以使用計算機控制技術進行準確的定位、測量，計算出面積。然后再把遙感技術采集到的數據輸入計算機中，就可以馬上繪制出被侵入、占用林地的準確位置、面積和圖形。

3、有助于林業工程的繪圖

傳統的林業用圖都是手工繪制出來的，繪制過程復雜、難度大，圖的精確度、 標準度以及規范度難以保證，并且十分不利于檢驗和修改。以計算機和有關圖像圖形輸出設備為工具，配合使用 GPS 技術、遙感技術以及計算機輔助設計應用軟件對林業工程進行繪圖，使林業工程的繪圖工作發生了巨大的變革。