微机控制发展

微机控制技术是将微型计算机应用于自动化控制领域的一种技术，它结合了自动控制理论、微型计算机技术、模拟和数字电子技术等多个学科的知识。随着科技的进步，微机控制技术在过程工业中的应用越来越广泛，对提高生产效率、保障安全性和优化控制效果起到了关键作用。 过程工业的特性决定了微机控制技术的需求。连续生产过程常常伴随着复杂的物理化学反应，控制对象具有高维度、强耦合、大时滞、非线性及不确定性等特点，这给控制设计带来了巨大挑战。同时，考虑到过程工业通常在极端环境中运行，如高温、高压、易燃易爆环境，对控制系统的可靠性和安全性有着极高的要求。 在20世纪70年代以前，过程工业主要依赖于经典控制理论和常规仪表，如气动或电动仪表，控制系统大多为单变量的简单控制系统。然而，随着现代控制理论的发展，如预测控制、自适应控制、非线性控制和鲁棒控制等，先进过程控制（APC）应运而生。分布式控制系统（DCS）的出现和完善为实现APC提供了硬件基础。进入80年代，现场总线系统（Field Bus system）的出现进一步推动了控制技术的进步，这种全数字化、全分散式、全开放的控制系统克服了DCS的局限，对自动控制系统的架构产生了深远影响。 近年来，计算机集成过程系统（CIPS）成为综合自动化的新模式，将控制、优化、调度和管理集于一体，结合信号处理、数据库、通信和网络技术，实现了更高层次的自动化。不过，过程建模仍然是当前面临的挑战，如何在复杂过程中建立准确且实用的数学模型是控制系统设计的关键。目前，建模方法包括机理建模和系统辨识，如最小二乘法、人工神经网络和模糊模型等。 控制策略和算法的开发也是微机控制技术的重要组成部分。改进的PID控制、预测控制、自适应控制和智能控制（如模糊逻辑、神经网络和遗传算法）等，都在不同程度上提升了控制质量和经济效益。尽管学术界已经提出了众多控制策略，但实际工业应用中仍需要进一步验证和完善。 总而言之，微机控制技术的发展历程展示了从传统控制到现代控制理论的应用，再到综合自动化系统的形成，它不断适应并解决了过程工业中的复杂控制问题。未来，随着新技术的持续创新，如人工智能、物联网和大数据分析的融合，微机控制技术将进一步提升过程工业的智能化水平，实现更高效、安全和可持续的生产。