發(fā)展基于嵌入式計算機的控制系統(tǒng)

　1．嵌入式控制在微波設備控制上的實現：
　　大型系統(tǒng)我們一般采用工業(yè)PC的方式集中控制，但面對小型系統(tǒng)我們如采用工業(yè)PC的方法則有點大馬拉小車的概念了。一方面，對于向小系統(tǒng)應用必須考慮成本，另一方面的要求是穩(wěn)定與可靠。因而，采用嵌入式計算機是我們的首選。
　　對于嵌入式控制系統(tǒng)有兩個種類：
　　一、基于無操作系統(tǒng)的嵌入式芯片的控制技術。
　　二、基于有操作系統(tǒng)的嵌入式芯片的控制技術。
　　第一種我們一般性的可將之認為是在微控制器的層面上，我國一般稱為單片機。它一般用于對處理數據要求相對較低的場合，設計者一般采用匯編語言對其進行開發(fā)，此種控制不具有良好的人機界面。
　　第二種實際就是一臺PC，但要比一般PC及工業(yè)計算機都來得穩(wěn)定，這一穩(wěn)定性促使嵌入式計算機的應用領域十分寬廣。以目前的發(fā)展速度，今后的工業(yè)控制方面大有取代工業(yè)控制計算機的趨勢。它所用的操作系統(tǒng)一般為：Linux、MS－dos、Windows CE等。WinCE是微軟公司基于NT控制技術的基礎上開發(fā)產生的操作系統(tǒng)，被廣泛應用于Pocket PC 以及一些嵌入式計算機中。這里特別要一提的是Windows CE.net，它的 
出現使原來在PC上開發(fā)的程序員能最小縫隙的過渡到面向嵌入式系統(tǒng)進行開發(fā)，同時具有.net的框架。對于設備控制系統(tǒng)我們一般選擇此系統(tǒng)。
　　這里一般單臺次的工業(yè)控制基本采用Windows CE＋組態(tài)軟件＋觸摸屏的形式來實現。這里的組態(tài)軟件與上面的組態(tài)軟件本質和功能基本是一樣的，所不同的是支持它運行的平臺為Windows CE操作系統(tǒng)。目前我國的一些組態(tài)軟件廠家都看到了這一巨大的市場，因而紛紛推出自己基于CE系統(tǒng)的組態(tài)軟件，如昆侖通態(tài)的MCGS等。
　　當然，在針對相對簡單或用戶要求不高的系統(tǒng)的時候，也可以使用WinCE平臺下的開發(fā)軟件自己進行相關編程，其開發(fā)軟件一般使用Microsoft的eMbedded Visual basic 和 eMbedded Visual C++等。其具體控制方式可參見“自動控制技術在微波工業(yè)設備中的應用”內的相關介紹。
　　2．在工業(yè)控制領域經常應用的若干控制算法
　　在使用嵌入式計算機進行工業(yè)自動化控制過程中，有一些相關的算法是較為常用的，作為工程開發(fā)設計人員必須通曉相關的控制算法，這樣有助于實現可靠使用的控制。
　　1． 常規(guī)PID控制算法
　　PID算法是工業(yè)控制中最常用的一種數學算法，它的基本公式如下：
　　直接計算公式：
　　Pout(t)=KP*e(t)+Ki*∑e(t)+Kd*(e(t)-e(t-1));
　　上一次的計算：
　　Pout(t-1)=Kp*e(t-1)+Ki*∑e(t)＋Kd*(e(t-1)-e(t-2));
　　兩式相減得到增量法計算公式：
　　Pdlt=Kp*(e(t)+Ki*∑e(t)+Kd*(e(t)-2*e(t-1)+e(t-2));
　　其中三個基本參數Kp、Ki、Kd在實際控制中的作用：
　　Kp－比例調節(jié)作用：是按比例反映系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現偏差，比例調節(jié)立即產生調節(jié)作用用以減少誤差。比例作用大，可以加快調節(jié)，減少誤差，但是過大的比例，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。
　　Ki－積分調節(jié)作用：是使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度。因為有誤差，積分調節(jié)就進行，直至無差，積分調節(jié)停止，積分調節(jié)輸出一常值。積分作用的強弱取決于積分時間常數Ti，Ti越小，積分作用就越強。反之Ti大則積分作用弱，加入積分調節(jié)可使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，動態(tài)響應變慢。積分作用常與另兩種調節(jié)規(guī)律結合，組成PI調節(jié)器或PID調節(jié)器
　　Kd－微分調節(jié)作用：微分作用反映系統(tǒng)偏差信號的變化率，具有預見性，能預見偏差變化的趨勢，因此能產生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調節(jié)作用消除。因此，可以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。在微分時間選擇合適的情況下，可以減少超調，減少調節(jié)時間。微分作用對噪聲干擾有放大作用，因此過強的加微分調節(jié)，對系統(tǒng)抗干擾不利。此外，微分反映的是變化率，而當輸入沒有變化時，微分作用輸出為零。微分作用不能單獨使用，需要與另外兩種調節(jié)規(guī)律相結合，組成PD或PID控制器。
　　該PID算法應用范圍十分廣泛，最常見的是用于對溫度控制要求較高的環(huán)境。
　　2． 預測控制算法
　　預測控制就是利用內部模型（開環(huán)和閉環(huán)預測模型）預估過程的未來輸出（被控變量）與設定值之間的誤差，基于該誤差采用“滾動式”優(yōu)化策略計算當前的控制輸入。
　　3. 其他各種控制算法
　　計算機技術的發(fā)展使得將一些先進的控制算法應用于工業(yè)控制中成為了可能，如推理控制算法、優(yōu)化控制算法、分解－協調算法、以及模糊控制算法等等。
　　結束語
　　微波設備作為提供給生產用戶使用的平臺，首先必將隨用戶不斷提高的要求而更新。同時作為生產設計微 波設備的企業(yè)更應該把握先進控制技術的脈搏，不斷將先進的技術應用到設備中去。大致我們認為：
　　1.微波設備的標準化接口
　　隨著生產力的發(fā)展，用戶對微波的不斷認識，因而微波設備往往會作為生產流水線中的一部分，用戶僅使用微波的某一特性以達到自己工藝的要求。因此要求微波設備能很好的與流水的前后道工序友好的銜接。這一要求包括了設備的三維尺寸、功率配置以及控制系統(tǒng)。
　　同時將微波設備的底層元件的標準化與模塊化也是企業(yè)發(fā)展的需要。
　　2.未來基于瀏覽器技術的監(jiān)控軟件和基于無線系統(tǒng)的控制
　　目前，我們一般使用的控制軟件是基于硬件平臺的，隨著網絡的飛速發(fā)展和.net框架的普及，微波設備在控制上也力求利用internet網絡，使用戶能通過網絡實現對設備的監(jiān)控，對生產質量的控制等。
　　值得注意的是當今無線技術的發(fā)展的速度，一些可以應用的方案如：引入GPRS網絡對設備進行相關檢測與控制；引入IEEE802.11b的無線連接模塊使設備與控制臺無連接線。
　　最后，祝愿工業(yè)微波控制技術更上一層樓！