1、第第1章章 計算機控制系統(tǒng)概論計算機控制系統(tǒng)概論主要內容：主要內容： 計算機控制的定義和工作原理計算機控制的定義和工作原理 計算機控制系統(tǒng)特征和組成計算機控制系統(tǒng)特征和組成 計算機控制系統(tǒng)的分類計算機控制系統(tǒng)的分類 計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及發(fā)展發(fā)展趨勢趨勢 1.1 計算機控制系統(tǒng)特征與組成計算機控制系統(tǒng)特征與組成1.1.1 自動控制自動控制 自動控制自動控制是在是在非人工直接參與非人工直接參與的前提的前提下，應用下，應用自動控制裝置自動控制裝置自動地、有目的自動地、有目的地控制設備和生產(chǎn)過程，使他們具有一地控制設備和生產(chǎn)過程，使他們具有一定的狀態(tài)和性能，完成相應功能

2、，實現(xiàn)定的狀態(tài)和性能，完成相應功能，實現(xiàn)預定目標預定目標 自動控制系統(tǒng)一般可以分為：自動控制系統(tǒng)一般可以分為：開環(huán)開環(huán)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)和和閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)兩大類。兩大類。開環(huán)控制系統(tǒng)：開環(huán)控制系統(tǒng)： 所謂開環(huán)控制系統(tǒng)是指控制器按照所謂開環(huán)控制系統(tǒng)是指控制器按照先驗的控制方案對對象或系統(tǒng)進行控制，先驗的控制方案對對象或系統(tǒng)進行控制，使被控制對象或系統(tǒng)能按照約定來運動使被控制對象或系統(tǒng)能按照約定來運動或變化?；蜃兓??？刂破骺刂破鞅豢貙ο蟊豢貙ο蟊豢貐?shù)被控參數(shù)設定值設定值圖圖1.1 1.1 開環(huán)控制系統(tǒng)框圖開環(huán)控制系統(tǒng)框圖執(zhí)行機構執(zhí)行機構閉環(huán)控制系統(tǒng)：閉環(huán)控制系統(tǒng)： 閉環(huán)控制系統(tǒng)較開環(huán)控制

3、系統(tǒng)增加閉環(huán)控制系統(tǒng)較開環(huán)控制系統(tǒng)增加了一個了一個比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)和一個來自被控參數(shù)的和一個來自被控參數(shù)的反饋信號反饋信號。u(t)u(t)r(t)r(t)e(t)e(t)y(t)y(t)+ +圖圖1.2 1.2 閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖控制器控制器被控對象被控對象執(zhí)行機構執(zhí)行機構測量環(huán)節(jié)測量環(huán)節(jié)變送器變送器圖圖1.3 1.3 計算機閉環(huán)控制系統(tǒng)結構圖計算機閉環(huán)控制系統(tǒng)結構圖設定值設定值控制器控制器D/A執(zhí)行執(zhí)行機構機構被控被控對象對象A/ D計算機計算機被控變量被控變量+測量變送測量變送1.1.2 計算機控制系統(tǒng)的工作原理計算機控制系統(tǒng)的工作原理1計算機控制的定義計算機控制的定義 （

4、1）從結構圖定義）從結構圖定義 （2）從組成定義）從組成定義 （3）從信息流定義）從信息流定義（1）從結構圖定義）從結構圖定義（2）從組成定義）從組成定義（3）從信息流定義）從信息流定義 計算機控制就是對被控對象的有關參數(shù)（如溫度、壓力、流計算機控制就是對被控對象的有關參數(shù)（如溫度、壓力、流量、轉速、轉角、電壓、電流、相位、功率、狀態(tài)等）進行采樣量、轉速、轉角、電壓、電流、相位、功率、狀態(tài)等）進行采樣并轉換成統(tǒng)一的標準信號，通過輸入通道把表示各種參數(shù)信息的并轉換成統(tǒng)一的標準信號，通過輸入通道把表示各種參數(shù)信息的開關量和模擬量轉換成數(shù)字量并傳送給計算機，計算機根據(jù)這些開關量和模擬量轉換成數(shù)字量并

5、傳送給計算機，計算機根據(jù)這些信息，按照預先規(guī)定的控制規(guī)律進行運算和處理，并通過輸出通信息，按照預先規(guī)定的控制規(guī)律進行運算和處理，并通過輸出通道把運算結果以開關量和模擬量的形式去控制被控對象，使被控道把運算結果以開關量和模擬量的形式去控制被控對象，使被控制的參數(shù)達到預定的目標。制的參數(shù)達到預定的目標。 計算機控制系統(tǒng)是以計算機為控制器去控制具有連續(xù)工作狀計算機控制系統(tǒng)是以計算機為控制器去控制具有連續(xù)工作狀態(tài)的被控對象的系統(tǒng)，由計算機和被控對象兩大部分組成。態(tài)的被控對象的系統(tǒng)，由計算機和被控對象兩大部分組成。 計算機控制系統(tǒng)是硬件和軟件兩個基本部分組成。計算機控制系統(tǒng)是硬件和軟件兩個基本部分組成。

6、2 計算機控制的工作原理（工作過程）計算機控制的工作原理（工作過程） （1）實時數(shù)據(jù)采集實時數(shù)據(jù)采集 對測量變送裝置輸出的對測量變送裝置輸出的信號經(jīng)信號經(jīng)A/D轉換后進行處理。轉換后進行處理。 （2）實時控制決策實時控制決策 對被控變量的測量值進對被控變量的測量值進行分析、運算和處理，并按預定的控制規(guī)律進行分析、運算和處理，并按預定的控制規(guī)律進行運算。行運算。 （3）實時控制輸出實時控制輸出 實時地輸出運算后的控實時地輸出運算后的控制信號，經(jīng)制信號，經(jīng)D/A轉換后驅動執(zhí)行機構，完成控轉換后驅動執(zhí)行機構，完成控制任務。制任務。 上述過程依次不斷循環(huán)進行，使被控變量上述過程依次不斷循環(huán)進行，使被控

7、變量穩(wěn)定在設定值上穩(wěn)定在設定值上(1)在線方式和離線方式在線方式和離線方式 生產(chǎn)過程和計算機直接連接，并受計生產(chǎn)過程和計算機直接連接，并受計算機控制的方式稱為在線方式或聯(lián)機方式，算機控制的方式稱為在線方式或聯(lián)機方式，反之稱為離線方式。反之稱為離線方式。 生產(chǎn)過程不和計算機相連，且不受計生產(chǎn)過程不和計算機相連，且不受計算機控制，而是靠人進行聯(lián)系并作相應操算機控制，而是靠人進行聯(lián)系并作相應操作的方式稱為離線方式或脫機方式。作的方式稱為離線方式或脫機方式。3 計算機控制系統(tǒng)工作的方式計算機控制系統(tǒng)工作的方式(2)實時方式實時方式 實時實時 ：指信號的輸入、計算和輸出都要在：指信號的輸入、計算和輸出都

8、要在一定的時間范圍內完成，亦即計算機對輸入信息，一定的時間范圍內完成，亦即計算機對輸入信息，以足夠快的速度進行控制以足夠快的速度進行控制 。 2個要素：其一：根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)過程出現(xiàn)的事個要素：其一：根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)過程出現(xiàn)的事件能夠保持多長的時間（允許滯后）；件能夠保持多長的時間（允許滯后）； 其二：該事件要求計算機在多長的其二：該事件要求計算機在多長的時間以內必須做出反應（計算機響應時間），時間以內必須做出反應（計算機響應時間）， 一個在線的系統(tǒng)不一定是一個實時系統(tǒng)，但一一個在線的系統(tǒng)不一定是一個實時系統(tǒng)，但一個實時控制系統(tǒng)必定是在線系統(tǒng)。個實時控制系統(tǒng)必定是在線系統(tǒng)。3 計算機控制系統(tǒng)工作的方式

9、計算機控制系統(tǒng)工作的方式1.2.3 計算機控制系統(tǒng)的組成包括計算機控制系統(tǒng)的組成包括硬件硬件和和軟件軟件兩大兩大部分部分 硬件硬件是由計算機主機、接口電路、外部設備是由計算機主機、接口電路、外部設備組成，是計算機控制系統(tǒng)的基礎組成，是計算機控制系統(tǒng)的基礎 軟件軟件是安裝在計算機主機中的程序，它能夠是安裝在計算機主機中的程序，它能夠完成對其接口和外部設備的控制，完成對信完成對其接口和外部設備的控制，完成對信息的處理，它包含有維持計算機主機工作的息的處理，它包含有維持計算機主機工作的系統(tǒng)軟件和為完成控制而進行信息處理的應系統(tǒng)軟件和為完成控制而進行信息處理的應用軟件的兩大部分，軟件是計算機控制系統(tǒng)用

10、軟件的兩大部分，軟件是計算機控制系統(tǒng)的關鍵。的關鍵。軟件部分軟件部分計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng) 硬件部分硬件部分控制計算機控制計算機主機、外設、系統(tǒng)總線主機、外設、系統(tǒng)總線生產(chǎn)過程輸入輸出通道生產(chǎn)過程輸入輸出通道人機聯(lián)系設備、通信設備人機聯(lián)系設備、通信設備 現(xiàn)場儀表（測量傳感器、執(zhí)行機構等）現(xiàn)場儀表（測量傳感器、執(zhí)行機構等） 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) 匯編或高級語言、過程控制語言匯編或高級語言、過程控制語言 通信網(wǎng)絡軟件、診斷程序等通信網(wǎng)絡軟件、診斷程序等 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件 應用軟件應用軟件 過程輸入過程輸入/輸出程序、過程控制程序輸出程序、過程控制程序 人機接口程序、打印顯示程序人機接口程序、打印

11、顯示程序 各種公共子程序各種公共子程序 歷史數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)庫歷史數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)庫圖圖1.5 微型計算機控制系統(tǒng)硬件組成原理圖微型計算機控制系統(tǒng)硬件組成原理圖1 硬件組成硬件組成主機主機主機是指用于控制的計算機，它主要由主機是指用于控制的計算機，它主要由CPU、存、存儲器和接口三大部分組成，是整個系統(tǒng)的核心。儲器和接口三大部分組成，是整個系統(tǒng)的核心。目前使用的主機有：單片機、目前使用的主機有：單片機、PLC、工業(yè)、工業(yè)PC等。等。它主要完成數(shù)據(jù)和程序的存取、程序的執(zhí)行、控它主要完成數(shù)據(jù)和程序的存取、程序的執(zhí)行、控制外部設備和過程通道中的設備的工作，實現(xiàn)對制外部設備和過程通道中的設備的工作，實

12、現(xiàn)對被控對象的控制，實現(xiàn)人機對話和網(wǎng)絡通信被控對象的控制，實現(xiàn)人機對話和網(wǎng)絡通信由于由于CPU技術的發(fā)展和廣泛應用及網(wǎng)絡技術的發(fā)技術的發(fā)展和廣泛應用及網(wǎng)絡技術的發(fā)展和廣泛應用，主機還要完成對一些含展和廣泛應用，主機還要完成對一些含CPU設備設備和網(wǎng)絡設備的控制和網(wǎng)絡設備的控制.I/O接口接口 CPU與外部設備的連接和數(shù)據(jù)交換都需與外部設備的連接和數(shù)據(jù)交換都需要通過要通過I/O接口設備來實現(xiàn)。接口設備來實現(xiàn)。I/O接口存在的原因：接口存在的原因：速度不匹配速度不匹配時序不匹配時序不匹配信息格式不匹配信息格式不匹配.過程通道過程通道 (輸入輸出通道輸入輸出通道) 過程控制通道是被控對象與主機進行信

13、息交過程控制通道是被控對象與主機進行信息交換的通道，根據(jù)信號方向和形式，過程控制通道換的通道，根據(jù)信號方向和形式，過程控制通道可分為：可分為： 模擬量輸入通道模擬量輸入通道（AI） 完成過程和被控對象送往主機的模擬信號的完成過程和被控對象送往主機的模擬信號的轉換，使之成為計算機能夠接收的數(shù)字信號。轉換，使之成為計算機能夠接收的數(shù)字信號。 模擬量輸出通道模擬量輸出通道（AO） 目前，大多數(shù)執(zhí)行機構仍只能接收模擬信號，目前，大多數(shù)執(zhí)行機構仍只能接收模擬信號，而計算機處理、決策后的最終結果是數(shù)字信號。而計算機處理、決策后的最終結果是數(shù)字信號。通過模擬量輸出通道完成對數(shù)字量轉換為模擬量通過模擬量輸出通

14、道完成對數(shù)字量轉換為模擬量并保持。并保持。.過程通道過程通道 (輸入輸出通道輸入輸出通道) 數(shù)字量輸入通道數(shù)字量輸入通道（DI） 數(shù)字量的輸入通道是把過程和被控對象數(shù)字量的輸入通道是把過程和被控對象的開關量或通過傳感器已轉換的數(shù)字量以并的開關量或通過傳感器已轉換的數(shù)字量以并行或串行的方式轉入計算機行或串行的方式轉入計算機 數(shù)字量輸出通道數(shù)字量輸出通道（DO） 數(shù)字量輸出通道是將計算機運算、決策數(shù)字量輸出通道是將計算機運算、決策之后的數(shù)字信號以串行或并行的方式輸出給之后的數(shù)字信號以串行或并行的方式輸出給被控對象或外部設備被控對象或外部設備.操作控制臺操作控制臺 操作控制臺是計算機控制系統(tǒng)人機交互

15、的關鍵設備，操作控制臺是計算機控制系統(tǒng)人機交互的關鍵設備，通過操作控制臺，操作人員可以及時了解被控過程的運通過操作控制臺，操作人員可以及時了解被控過程的運行狀態(tài)，運行參數(shù)；對控制系統(tǒng)發(fā)出各種控制的操作命行狀態(tài)，運行參數(shù)；對控制系統(tǒng)發(fā)出各種控制的操作命令，并且通過操作控制臺還可以修改控制方案和程序。令，并且通過操作控制臺還可以修改控制方案和程序。操作控制臺一般應包括：操作控制臺一般應包括： 信息的顯示信息的顯示 信息的記錄信息的記錄 工作方式狀態(tài)的選擇工作方式狀態(tài)的選擇 信息輸入信息輸入一般由四部分組成一般由四部分組成: : 顯示器顯示器 作用開關作用開關 功能鍵功能鍵 數(shù)字鍵數(shù)字鍵圖圖1.6

16、計算機控制系統(tǒng)的操作控制臺外觀圖計算機控制系統(tǒng)的操作控制臺外觀圖. 檢測元件與執(zhí)行機構檢測元件與執(zhí)行機構檢測元件：檢測元件： 傳感器：將被測參數(shù)轉變?yōu)殡妼W量傳感器：將被測參數(shù)轉變?yōu)殡妼W量 變送器：電變量轉換為計算機接口使用變送器：電變量轉換為計算機接口使用的電信號的電信號執(zhí)行機構：執(zhí)行機構： 電動執(zhí)行器電動執(zhí)行器 氣動執(zhí)行器氣動執(zhí)行器 液動執(zhí)行器液動執(zhí)行器2 計算機控制系統(tǒng)軟件組成計算機控制系統(tǒng)軟件組成 軟件是指能完成各種功能的計算軟件是指能完成各種功能的計算機程序的總和。它是微型計算機控制系機程序的總和。它是微型計算機控制系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，整個系統(tǒng)的工作都是在統(tǒng)的神經(jīng)中樞，整個系統(tǒng)的工作都是在

17、程序的指揮下進行協(xié)調工作的?？刂葡党绦虻闹笓]下進行協(xié)調工作的?？刂葡到y(tǒng)的功能和性能在很大程度上依賴于軟統(tǒng)的功能和性能在很大程度上依賴于軟件水平的高低。件水平的高低。 軟件通常分為兩大類：一類是軟件通常分為兩大類：一類是系系統(tǒng)軟件統(tǒng)軟件，另一類是，另一類是應用軟件應用軟件。系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件一般是由計算機廠家提供的，用來管理計算機一般是由計算機廠家提供的，用來管理計算機本身的資源、方便用戶使用計算機的軟件。它主要包括操本身的資源、方便用戶使用計算機的軟件。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計，它們只是作為開

18、發(fā)應用軟件的工具。需要用戶自己設計，它們只是作為開發(fā)應用軟件的工具。 應用軟件應用軟件是面向生產(chǎn)過程的程序，如是面向生產(chǎn)過程的程序，如A/DA/D、D/AD/A轉換程序，轉換程序，數(shù)據(jù)采樣，數(shù)字濾波程序、標度變換程序、控制量計算程數(shù)據(jù)采樣，數(shù)字濾波程序、標度變換程序、控制量計算程序等等。應用軟件大都由用戶自己根據(jù)實際需要進行開發(fā)。序等等。應用軟件大都由用戶自己根據(jù)實際需要進行開發(fā)。應用軟件的優(yōu)劣，將給控制系統(tǒng)的功能、精度和效率帶來應用軟件的優(yōu)劣，將給控制系統(tǒng)的功能、精度和效率帶來很大的影響，它的設計是非常重要的。很大的影響，它的設計是非常重要的。（1 1）結構特征結構特征 執(zhí)行控制功能的核心部

19、件是計算機，是模數(shù)混合系統(tǒng)執(zhí)行控制功能的核心部件是計算機，是模數(shù)混合系統(tǒng) 控制規(guī)律利用軟件實現(xiàn)，便于實現(xiàn)復雜的控制規(guī)律；控制規(guī)律利用軟件實現(xiàn)，便于實現(xiàn)復雜的控制規(guī)律；可同時控制多個回路可同時控制多個回路 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)。制系統(tǒng)。 1.2.4 計算機控制系統(tǒng)的特征計算機控制系統(tǒng)的特征兩者都是自動控制系統(tǒng)，兩者都能實現(xiàn)兩者都是自動控制系統(tǒng)，兩者都能實現(xiàn)PID控制控制只能控制一個回路只能控制一個回路可控制多個回路可控制多個回路硬設備硬設備軟設備軟設備模擬控制器模擬控制器數(shù)字控制器數(shù)字控制器控制過程中算法不能改變控制過程中

20、算法不能改變控制過程中算法可以改變，可控制過程中算法可以改變，可實現(xiàn)除實現(xiàn)除PID以外的多種復雜控制以外的多種復雜控制模擬控制系統(tǒng)結構圖模擬控制系統(tǒng)結構圖計算機控制系統(tǒng)結構圖計算機控制系統(tǒng)結構圖模擬控制系統(tǒng)與計算機控制系統(tǒng)的比較模擬控制系統(tǒng)與計算機控制系統(tǒng)的比較（2 2）信號特征）信號特征 t2TTy*(t)y(nT)y(t)Ou(nT)tO110111010101OT2T110111010101OT2TOT2Ttttu*(t)模擬模擬信號信號e(nT)r (nT)y(t)u*(t)u(nt)y(nT)y*(t)控制控制器器D/AA/D執(zhí)行執(zhí)行器器被控被控對象對象傳感傳感器器y(t)采樣器采樣

21、器計算機計算機離散模離散模擬信號擬信號數(shù)字數(shù)字信號信號數(shù)字數(shù)字信號信號量化模量化模擬信號擬信號圖圖1.7 1.7 計算機控制系統(tǒng)的信號流程計算機控制系統(tǒng)的信號流程 模擬控制系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)的信號差模擬控制系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)的信號差異：異： 模擬控制系統(tǒng)：均為連續(xù)模擬信號；模擬控制系統(tǒng)：均為連續(xù)模擬信號； 計算機控制系統(tǒng)：模擬信號、離散信計算機控制系統(tǒng)：模擬信號、離散信號、數(shù)字信號。號、數(shù)字信號。（3 3）控制方法特征）控制方法特征 常用的設計方法有兩種：常用的設計方法有兩種： 模擬調節(jié)規(guī)律離散化設計法模擬調節(jié)規(guī)律離散化設計法使使用模擬自動控制系統(tǒng)理論設計，計算用模擬自動控制系統(tǒng)理論設計，

22、計算機控制器實現(xiàn)機控制器實現(xiàn)間接設計方法間接設計方法PID控制控制 離散化設計方法離散化設計方法使用的數(shù)字控使用的數(shù)字控制理論，計算機控制器實現(xiàn)制理論，計算機控制器實現(xiàn)直接直接設計法設計法 最少拍控制最少拍控制（4 4）功能特征）功能特征 以軟件代替硬件以軟件代替硬件 數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)存儲 狀態(tài)、數(shù)據(jù)顯示狀態(tài)、數(shù)據(jù)顯示 管理功能管理功能 1.2 計算機控制系統(tǒng)的分類計算機控制系統(tǒng)的分類按照控制方式分類：開環(huán)控制和閉環(huán)控制按照控制方式分類：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，比按照控制規(guī)律分類：程序和順序控制，比例積分微分控制（例積分微分控制（PID控制），有限拍控制，控制），有限拍

23、控制，復雜規(guī)律控制，智能控制等復雜規(guī)律控制，智能控制等按照系統(tǒng)的功能、工作特點分類：操作指按照系統(tǒng)的功能、工作特點分類：操作指導控制系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)、監(jiān)督計導控制系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)、監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)、分布式計算機控制系統(tǒng)、算機控制系統(tǒng)、分布式計算機控制系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)計算機集成制造系統(tǒng) 1. 操作指導控制系統(tǒng)操作指導控制系統(tǒng) 操作指導控制系統(tǒng)（操作指導控制系統(tǒng)（Operational Information SystemOIS）指計算機的輸出不直接用來控制生產(chǎn)對象，而只是對系）指計算機的輸出不直接用來控制生產(chǎn)對象，而只是對系統(tǒng)過程參數(shù)進行收集、加工處理、然后輸出數(shù)據(jù)。操作人

24、員根統(tǒng)過程參數(shù)進行收集、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)進行必要的操作據(jù)這些數(shù)據(jù)進行必要的操作 2 直接數(shù)字控制系統(tǒng)（直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）顯示顯示打印打印接口接口計計算算機機執(zhí)行執(zhí)行機構機構檢測檢測輸 入輸 入通道通道生生產(chǎn)產(chǎn)過過程程接口接口輸 出輸 出通道通道設定值設定值 直接數(shù)字控制系統(tǒng)直接數(shù)字控制系統(tǒng)(Direct Digital Control system-DDC)(Direct Digital Control system-DDC)是計算機用于工業(yè)過程控制最普遍的一種方式。是計算機用于工業(yè)過程控制最普遍的一種方式。 計算機通過輸入通道對一個或多個物理量進行巡回檢測

25、，并計算機通過輸入通道對一個或多個物理量進行巡回檢測，并根據(jù)規(guī)定的控制規(guī)律進行運算，然后發(fā)出控制信號，通過輸出通根據(jù)規(guī)定的控制規(guī)律進行運算，然后發(fā)出控制信號，通過輸出通道直接控制調節(jié)閥等執(zhí)行機構。道直接控制調節(jié)閥等執(zhí)行機構。3監(jiān)督計算機系統(tǒng)（SCC） 監(jiān)督計算機控制監(jiān)督計算機控制（Supervisory Computer Control SCC）系統(tǒng)：計算機根據(jù)工藝參數(shù)和過程參量系統(tǒng)：計算機根據(jù)工藝參數(shù)和過程參量檢測值，按照所設計的控制算法進行計算，計算檢測值，按照所設計的控制算法進行計算，計算出最佳設定值直接傳給常規(guī)模擬調節(jié)器或者出最佳設定值直接傳給常規(guī)模擬調節(jié)器或者DDC計算機，最后由模擬

26、調節(jié)器或計算機，最后由模擬調節(jié)器或DDC計算機控制生計算機控制生產(chǎn)過程。產(chǎn)過程。 SCC系統(tǒng)有兩種不同的結構形式。一種是系統(tǒng)有兩種不同的結構形式。一種是SCC+模擬調節(jié)器，另一種是模擬調節(jié)器，另一種是SCC+DDC控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)。SCC+DCC控制系統(tǒng)原理圖控制系統(tǒng)原理圖 A/D轉換轉換檢測裝置檢測裝置DDC計算機計算機執(zhí)行機構執(zhí)行機構SCC計計算算機機被被控控對對象象D/A轉轉換換保持器保持器（2）SCC+DDC控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)3監(jiān)督計算機系統(tǒng)（SCC）SCC+模擬調節(jié)器控制系統(tǒng)原理圖模擬調節(jié)器控制系統(tǒng)原理圖 A/D轉換轉換檢測裝置檢測裝置模擬控制器模擬控制器執(zhí)行機構執(zhí)行機構SCC計計算

27、算機機被被控控對對象象D/A轉換轉換保持器保持器（1）SCC +模擬調節(jié)器控制系統(tǒng)模擬調節(jié)器控制系統(tǒng)4 集散控制系統(tǒng)（集散控制系統(tǒng)（DCS） 集散控制系統(tǒng)（集散控制系統(tǒng)（DCS：Distributed Control System）又稱為分布控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用）又稱為分布控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用分散控分散控制制、集中管理集中管理、分而自治分而自治、綜合協(xié)調綜合協(xié)調形成具有層次化形成具有層次化體系結構體系結構,每一級都有自己的功能，基本上是獨立的，每一級都有自己的功能，基本上是獨立的，但級與級之間或同級之間又有信息交互。但級與級之間或同級之間又有信息交互。 直接控制層是集散控制的基礎，用于直接控制

28、生直接控制層是集散控制的基礎，用于直接控制生產(chǎn)過程，在這級參與直接控制的可以是計算機也可以產(chǎn)過程，在這級參與直接控制的可以是計算機也可以是是PLC或專用的數(shù)字控制器，完成對現(xiàn)場設備的直接或專用的數(shù)字控制器，完成對現(xiàn)場設備的直接監(jiān)測和控制，由于生產(chǎn)過程的控制分別由獨立的控制監(jiān)測和控制，由于生產(chǎn)過程的控制分別由獨立的控制器進行控制，使控制器故障引起分散，局部的故障不器進行控制，使控制器故障引起分散，局部的故障不會影響整個系統(tǒng)的工作，提高了系統(tǒng)工作的可靠性。會影響整個系統(tǒng)的工作，提高了系統(tǒng)工作的可靠性。4 集散控制系統(tǒng)（集散控制系統(tǒng)（DCS）生產(chǎn)管理生產(chǎn)管理計算機計算機操作員操作員站站工程師工程師站

29、站過程控過程控制站制站生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程決策管理決策管理計算機計算機計算機計算機網(wǎng)關網(wǎng)關決策管理決策管理計算機計算機決策管理決策管理計算機計算機生產(chǎn)管理生產(chǎn)管理計算機計算機生產(chǎn)管理生產(chǎn)管理計算機計算機計算機計算機網(wǎng)關網(wǎng)關監(jiān)控計監(jiān)控計算機站算機站決策管理網(wǎng)絡決策管理網(wǎng)絡生產(chǎn)管理網(wǎng)絡生產(chǎn)管理網(wǎng)絡控制網(wǎng)絡控制網(wǎng)絡計算機計算機網(wǎng)關網(wǎng)關過程控過程控制站制站過程控過程控制站制站過程控過程控制站制站決策管理層決策管理層生產(chǎn)管理層生產(chǎn)管理層操作監(jiān)控層操作監(jiān)控層直接控制層直接控制層5 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS) 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（Field Bus SystemsFCS）的核心是

30、的核心是現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線。 現(xiàn)場總線是連接現(xiàn)場智能設備與控制室之間的現(xiàn)場總線是連接現(xiàn)場智能設備與控制室之間的全全數(shù)字式、開放的、雙向數(shù)字式、開放的、雙向的通信網(wǎng)絡。的通信網(wǎng)絡。 現(xiàn)在國際上流行的設備級的通信網(wǎng)絡現(xiàn)在國際上流行的設備級的通信網(wǎng)絡,如如CANBUS、LONWORKS、PROFIBUS、HART、FF 等等 現(xiàn)場總線的能源提供：總線供電現(xiàn)場總線的能源提供：總線供電5 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS) 信號傳輸實現(xiàn)了全數(shù)字化信號傳輸實現(xiàn)了全數(shù)字化,從最底層逐層向從最底層逐層向最高層均采用通信網(wǎng)絡互連最高層均采用通信網(wǎng)絡互連; 系統(tǒng)結構采用全分散化系統(tǒng)結構采用全分散化, 現(xiàn)場總

31、線的節(jié)點現(xiàn)場總線的節(jié)點是現(xiàn)場設備或現(xiàn)場儀表，如傳感器、變送器、是現(xiàn)場設備或現(xiàn)場儀表，如傳感器、變送器、執(zhí)行器等。執(zhí)行器等。 現(xiàn)場設備具有互操作性現(xiàn)場設備具有互操作性,改變了改變了DCS 控制控制層的封閉性和專用性層的封閉性和專用性,不同廠家的現(xiàn)場設備既不同廠家的現(xiàn)場設備既可互連也可互換可互連也可互換,并可以統(tǒng)一組態(tài)并可以統(tǒng)一組態(tài); 通信網(wǎng)絡為開放式互連網(wǎng)絡通信網(wǎng)絡為開放式互連網(wǎng)絡,可極其方便可極其方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享地實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享; 技術和標準實現(xiàn)了全開放技術和標準實現(xiàn)了全開放,面向任何一個面向任何一個制造商和用戶。制造商和用戶。5現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的結構模式為：

32、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的結構模式為：“工作站工作站現(xiàn)場總現(xiàn)場總線智能儀表線智能儀表”二層結構。二層結構。H1樹型樹型菊花鏈型菊花鏈型總線型總線型點對點點對點H1H1H2H2H1H1H1網(wǎng)橋網(wǎng)橋6 計算機集成制造系統(tǒng)計算機集成制造系統(tǒng)(ClMS) 計算機集成制造系統(tǒng)計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS，Computer Integrated Manufacturing System) 是計算機技術是計算機技術,網(wǎng)絡技術、自動化技術、信網(wǎng)絡技術、自動化技術、信號處理技術、管理技術、系統(tǒng)工程技術等號處理技術、管理技術、系統(tǒng)工程技術等新技術發(fā)展的結果新技術發(fā)展的結果 將企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營、管理、計劃、產(chǎn)品將企業(yè)的生產(chǎn)

33、、經(jīng)營、管理、計劃、產(chǎn)品設計、加工制造、銷售及服務等環(huán)節(jié)和人設計、加工制造、銷售及服務等環(huán)節(jié)和人力、財力、設備等生產(chǎn)要素集成起來力、財力、設備等生產(chǎn)要素集成起來,進行進行統(tǒng)一控制統(tǒng)一控制,求得生產(chǎn)活動的最優(yōu)化。求得生產(chǎn)活動的最優(yōu)化。 6 計算機集成制造系統(tǒng)計算機集成制造系統(tǒng)(ClMS) CIM的理念包括兩個基本出發(fā)點的理念包括兩個基本出發(fā)點 第一點是企業(yè)的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)不可分第一點是企業(yè)的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)不可分割的，需要統(tǒng)一考慮；割的，需要統(tǒng)一考慮； 第二點整個制造生產(chǎn)過程實質上是信第二點整個制造生產(chǎn)過程實質上是信息的采集、傳遞和加工處理的過程。息的采集、傳遞和加工處理的過程。 主要應包括工程設計自

34、動化、產(chǎn)品加主要應包括工程設計自動化、產(chǎn)品加工自動化和生產(chǎn)管理信息化等三個方工自動化和生產(chǎn)管理信息化等三個方面。面。 CIMS組成框圖組成框圖計算機通信網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫分系統(tǒng)管理信息分系統(tǒng)制造自動化分系統(tǒng)質量保證分系統(tǒng)工程設計自動化分系統(tǒng)市場信息技術信息原材料銷售服務信息產(chǎn)品6 計算機集成制造系統(tǒng)計算機集成制造系統(tǒng)(ClMS) 經(jīng)營決策經(jīng)營決策企業(yè)管理企業(yè)管理生產(chǎn)調度生產(chǎn)調度過程優(yōu)化過程優(yōu)化過程控制過程控制第五層：企業(yè)決策，生產(chǎn)規(guī)劃第五層：企業(yè)決策，生產(chǎn)規(guī)劃第四層：供銷第四層：供銷,財務財務,計劃計劃,管理等管理等第三層：生產(chǎn)調度，系統(tǒng)優(yōu)化第三層：生產(chǎn)調度，系統(tǒng)優(yōu)化第二層：先進控制，過程優(yōu)化第二層

35、：先進控制，過程優(yōu)化第一層：單元自動化第一層：單元自動化,簡單控制簡單控制生生 產(chǎn)產(chǎn) 過過 程程 6 計算機集成制造系統(tǒng)計算機集成制造系統(tǒng)(ClMS)流程流程CIMS的遞階控制示意圖的遞階控制示意圖1.3 計算機控制的發(fā)展概況及趨計算機控制的發(fā)展概況及趨勢勢1.3.1 計算機控制系統(tǒng)概述計算機控制系統(tǒng)概述 計算機控制，是關于將計算機技術應用于計算機控制，是關于將計算機技術應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防等行業(yè)自動控制的一門綜合工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防等行業(yè)自動控制的一門綜合性學科與技術。性學科與技術。計算機控制是以計算機、自動控制理論、計算機控制是以計算機、自動控制理論、自動控制工程、電子學和自動化儀表為基礎的

36、自動控制工程、電子學和自動化儀表為基礎的綜合學科。綜合學科。計算機控制系統(tǒng)簡單地說就是以計算機替計算機控制系統(tǒng)簡單地說就是以計算機替代了原模擬控制系統(tǒng)的控制器（控制儀表）組代了原模擬控制系統(tǒng)的控制器（控制儀表）組成的自動控制系統(tǒng)。但是這種取代決不是一種成的自動控制系統(tǒng)。但是這種取代決不是一種簡單的簡單的替代替代而是一種而是一種升華升華。 隨著科學發(fā)展、技術進步和對控制要求的提隨著科學發(fā)展、技術進步和對控制要求的提高，控制對象越來越復雜，控制系統(tǒng)也隨之高，控制對象越來越復雜，控制系統(tǒng)也隨之復雜，出現(xiàn)了多輸入復雜，出現(xiàn)了多輸入- -多輸出多變量系統(tǒng)、非多輸出多變量系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)控制、時變和分布參

37、數(shù)控制系統(tǒng)。線性系統(tǒng)控制、時變和分布參數(shù)控制系統(tǒng)。對這些系統(tǒng)，使用常規(guī)控制方法和手段實現(xiàn)對這些系統(tǒng)，使用常規(guī)控制方法和手段實現(xiàn)十分困難。十分困難。 電子計算機尤其是微型計算機的出現(xiàn)并應用電子計算機尤其是微型計算機的出現(xiàn)并應用于自動控制領域，使自動控制水平產(chǎn)生了巨于自動控制領域，使自動控制水平產(chǎn)生了巨大飛躍。大飛躍。1. 計算機控制系統(tǒng)產(chǎn)生的原因計算機控制系統(tǒng)產(chǎn)生的原因 微電子技術和計算機技術的發(fā)展，為計算機微電子技術和計算機技術的發(fā)展，為計算機控制的發(fā)展奠定了堅實的基礎?？刂频陌l(fā)展奠定了堅實的基礎。 自自19461946年世界上第一臺可以由程序控制的計年世界上第一臺可以由程序控制的計算機（稱為

38、電子數(shù)字器與計算器）算機（稱為電子數(shù)字器與計算器）ENICAENICA誕生誕生以來，人們就試圖將這種運算速度快，又能以來，人們就試圖將這種運算速度快，又能存儲又能進行算術和邏輯計算的機器應用于存儲又能進行算術和邏輯計算的機器應用于自動控制系統(tǒng)中來。然而這種昂貴的運算機自動控制系統(tǒng)中來。然而這種昂貴的運算機器在作為控制器來說是大材小用，于是人們器在作為控制器來說是大材小用，于是人們希望用這種計算機來完成許多回路的數(shù)據(jù)采希望用這種計算機來完成許多回路的數(shù)據(jù)采集與控制，而當時計算機的可靠性又難以勝集與控制，而當時計算機的可靠性又難以勝任作為控制器所需要的高可靠性。任作為控制器所需要的高可靠性。2.

39、計算機控制技術的發(fā)展計算機控制技術的發(fā)展世界上第一臺電子計算機ENIAC時間：時間：1946年年2月月15日日地點：地點：美國賓夕法尼亞大學莫爾學院美國賓夕法尼亞大學莫爾學院主要人物和單位：主要人物和單位：維納，約翰維納，約翰莫克利，馮莫克利，馮諾依諾依曼曼 美國陸軍彈道研究所，阿伯丁彈道實驗室美國陸軍彈道研究所，阿伯丁彈道實驗室 計算機名稱：計算機名稱：ENIAC (電子數(shù)字積分計算器電子數(shù)字積分計算器) Electronic Numerical Integrator and Calculator運算速度運算速度：5000次加法次加法/秒秒 ，3/1000秒時間內做秒時間內做完兩個完兩個10

40、位數(shù)乘法位數(shù)乘法主要用途主要用途：彈道計算的數(shù)值分析彈道計算的數(shù)值分析 主要指標主要指標：占地占地170M2 / 重量重量30噸噸 / 耗電耗電140KW 18000個電子管個電子管 / 7000個電阻個電阻 / 6000個開關個開關 10000個電容個電容 / 50萬條線萬條線/45萬美元萬美元2020世紀世紀5050年代初，美國首先用計算機來完成對年代初，美國首先用計算機來完成對生產(chǎn)過程進行巡檢數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理。生產(chǎn)過程進行巡檢數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理。19591959年美國年美國TRWTRW航空公司和航空公司和TexacoTexaco公司合作成公司合作成功地在得克薩斯州的一家煉油廠將一臺計算

41、機投入功地在得克薩斯州的一家煉油廠將一臺計算機投入在線控制在線控制。該控制系統(tǒng)以綜合指標出發(fā)確定了熱水。該控制系統(tǒng)以綜合指標出發(fā)確定了熱水循環(huán)系統(tǒng)的最佳參數(shù)，同時也揭開了計算機控制的循環(huán)系統(tǒng)的最佳參數(shù)，同時也揭開了計算機控制的輝煌一頁。輝煌一頁。在在2020世紀世紀6060年代計算機控制系統(tǒng)已成功的應用年代計算機控制系統(tǒng)已成功的應用于化工、鋼鐵和電力等不同的領域，但這些系統(tǒng)還于化工、鋼鐵和電力等不同的領域，但這些系統(tǒng)還都是以數(shù)據(jù)的采集和處理為主。都是以數(shù)據(jù)的采集和處理為主。19621962年英國帝國化年英國帝國化工公司制造出一套可以直接取代常規(guī)儀表對生產(chǎn)過工公司制造出一套可以直接取代常規(guī)儀表對

42、生產(chǎn)過程直接進行控制的計算機控制系統(tǒng)，開創(chuàng)了程直接進行控制的計算機控制系統(tǒng)，開創(chuàng)了直接數(shù)直接數(shù)字控制字控制的新時期。的新時期。 自自1971世界上第一片四位微處理器的出世界上第一片四位微處理器的出現(xiàn)，微型計算機得以快速發(fā)展，現(xiàn)，微型計算機得以快速發(fā)展，1993年年Pentium處理器的出現(xiàn)更使微型計算機在運處理器的出現(xiàn)更使微型計算機在運算速度等諸多方面得以長足發(fā)展，同時也使算速度等諸多方面得以長足發(fā)展，同時也使計算機控制得以飛速發(fā)展。計算機控制得以飛速發(fā)展。 微處理器和微型計算機的誕生與發(fā)展為微處理器和微型計算機的誕生與發(fā)展為實現(xiàn)分散控制創(chuàng)造了良好的條件。實現(xiàn)分散控制創(chuàng)造了良好的條件。 197

43、5年美國年美國Honeywell公司研制成功世界上第一公司研制成功世界上第一套套集散型控制系統(tǒng)集散型控制系統(tǒng)TDC-2000并投入使用，開創(chuàng)了計并投入使用，開創(chuàng)了計算機應用于實際生產(chǎn)過程控制的新紀元。隨后一直到算機應用于實際生產(chǎn)過程控制的新紀元。隨后一直到80年代末，集散控制系統(tǒng)迅速發(fā)展，有幾萬套集散系年代末，集散控制系統(tǒng)迅速發(fā)展，有幾萬套集散系統(tǒng)投入運行，不但得到使用者的高度評價同時也為制統(tǒng)投入運行，不但得到使用者的高度評價同時也為制造商和使用企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟效益。造商和使用企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟效益。 隨著隨著3C技術和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，技術和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，現(xiàn)場總線控制現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)系

44、統(tǒng)和和網(wǎng)絡控制系統(tǒng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)應運而生。應運而生。可編程控制器（可編程控制器（PLC）的綜合應用已打破了原工業(yè)控制的格局，并共同融入的綜合應用已打破了原工業(yè)控制的格局，并共同融入到計算機控制系統(tǒng)的大門類之中。到計算機控制系統(tǒng)的大門類之中。 1959年世界上第一臺過程控制計算機在年世界上第一臺過程控制計算機在美國德克薩斯州的一個煉油廠正式投入運行。美國德克薩斯州的一個煉油廠正式投入運行。該系統(tǒng)控制有該系統(tǒng)控制有26個流量、個流量、72個溫度、個溫度、3個壓力個壓力和和3個成份個成份.主要用于數(shù)據(jù)處理和操作指導。主要用于數(shù)據(jù)處理和操作指導。 1962年英國的帝國化學工業(yè)公司實現(xiàn)了年英國的帝國化學工

45、業(yè)公司實現(xiàn)了一個一個DDC系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)采集量為系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)采集量為244個，它個，它控制控制129個閥門。個閥門。 70年代從傳統(tǒng)的集中控制系統(tǒng)革新為分散控年代從傳統(tǒng)的集中控制系統(tǒng)革新為分散控制系統(tǒng)制系統(tǒng)(DCS)。世界上幾個主要的計算機和儀表制。世界上幾個主要的計算機和儀表制造廠于造廠于1975年幾乎同時生產(chǎn)集散控制系統(tǒng)。例如，年幾乎同時生產(chǎn)集散控制系統(tǒng)。例如，美國美國Honeywell公司的公司的TDC-2000，日本橫詞公司，日本橫詞公司的的CENTUM等。等。 80年代推出具有計算機輔助設計年代推出具有計算機輔助設計(CAD)、專、專家系統(tǒng)、控制和管理融為一體的新型分散控制系家系統(tǒng)

46、、控制和管理融為一體的新型分散控制系統(tǒng)。統(tǒng)。 90年代，在流程工業(yè)中，計算機管控一體年代，在流程工業(yè)中，計算機管控一體化系統(tǒng)，從生產(chǎn)過程的全局出發(fā)，通過對生產(chǎn)化系統(tǒng)，從生產(chǎn)過程的全局出發(fā)，通過對生產(chǎn)活動所需的各種信息的集成，實現(xiàn)常規(guī)的過程活動所需的各種信息的集成，實現(xiàn)常規(guī)的過程控制、先進控制、在線優(yōu)化、生產(chǎn)調度、企業(yè)控制、先進控制、在線優(yōu)化、生產(chǎn)調度、企業(yè)管理、經(jīng)營決策等功能。管理、經(jīng)營決策等功能。1.3.2 計算機控制理論與新型計算機控制理論與新型 控制策略控制策略 計算機控制系統(tǒng)理論主要包括：計算機控制系統(tǒng)理論主要包括： 離散系統(tǒng)理論離散系統(tǒng)理論 采樣系統(tǒng)理論采樣系統(tǒng)理論 數(shù)字系統(tǒng)理論數(shù)字

47、系統(tǒng)理論 計算機控制理論計算機控制理論采樣控制理論采樣控制理論離散系統(tǒng)理論離散系統(tǒng)理論 差分方程及差分方程及z變換理論變換理論 常規(guī)設計方法常規(guī)設計方法 按極點配置的設計法按極點配置的設計法 最優(yōu)設計方法最優(yōu)設計方法 系統(tǒng)辨識及自適應控制系統(tǒng)辨識及自適應控制研究離散系統(tǒng)分析和設計的各種方法，包括：研究離散系統(tǒng)分析和設計的各種方法，包括：采樣系統(tǒng)理論采樣系統(tǒng)理論 采樣理論采樣理論 連續(xù)模型及性能指標的離散化連續(xù)模型及性能指標的離散化 性能指標函數(shù)的計算性能指標函數(shù)的計算 采樣控制系統(tǒng)的仿真采樣控制系統(tǒng)的仿真 采樣周期的選擇采樣周期的選擇除了離散系統(tǒng)的理論外，還包括：除了離散系統(tǒng)的理論外，還包括：

48、數(shù)字系統(tǒng)理論數(shù)字系統(tǒng)理論 數(shù)字信號整量化效應數(shù)字信號整量化效應 數(shù)字控制器的實現(xiàn)數(shù)字控制器的實現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)理論除了包括離散系統(tǒng)和采樣系統(tǒng)的理論外，數(shù)字系統(tǒng)理論除了包括離散系統(tǒng)和采樣系統(tǒng)的理論外，還包括：還包括：先進控制技術先進控制技術 魯棒控制魯棒控制 預測控制預測控制 模糊控制模糊控制 神經(jīng)控制神經(jīng)控制 專家控制專家控制 遺傳算法遺傳算法 在常規(guī)計算機控制中，我們總是假設已經(jīng)知道了受控對在常規(guī)計算機控制中，我們總是假設已經(jīng)知道了受控對象的模型，但由于實際中存在種種不確定因素，如：象的模型，但由于實際中存在種種不確定因素，如： 參數(shù)變化；參數(shù)變化； 未建模動態(tài)特性；未建模動態(tài)特性； 平衡點的變化；平衡點的變化； 傳感器噪聲；傳感器噪聲； 不可預測的干擾輸入；不可預測的干擾輸入；等等，所以我們所建立的對象模型只能是實際物理系統(tǒng)的不等等，所以我們所建立的對象模型只能是實際物理系統(tǒng)的不精確的表示。魯棒系統(tǒng)設計的目標就是要在模型不精確和存精確的表示。魯棒系統(tǒng)設計的目標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)仍能保持預期的性能