控制系计算机辅助统设计

计算机技术术语

控制系统计算机辅助设计(computer aided control system design，简称CACSD)是最近二十几年发展起来的一个新学科，其主要内容包括模型建立与处理、分标设计、仿真等。

发展状况

自80年代以来，控制系统CAD技术得到迅速发展，并在控制系统的理论研究与实际应用中占据着举足轻重的地位。由于该技术受到各国控制界的重视，因而一方面在不断地形成各自特色的CACSD软件包，另一方面也推动了软件技术本身及数值计算的发展。1980年，Moler于LUND Institute of Technology召开的关于控制系统数值计算的学术会议上，正式公开宣布了矩阵数值计算软件MATLAB的开发成功，Moler称它为Software Laboratory for Matrix Analysis，该软件的问世在控制界产生了巨大影响，其算法子程序来源于LINPACK和EISPACK，许多CACSD软件都是利用这两个算法子程序库建立起来的。所以，MATLAB立即被许多大学所采用，在控制界被当做CACSD软件的基石，并以此开发出了多种CACSD软件!当然，还有许多不是用MATLAB编写的(即non-MIATLAB) CACSD软件也相继研制成功。因此，CACSD软件基本上可划分为两大类:基于MATLAB的和非MATLAB的。

80年代，CACSD得到飞速发展并涌现出了在世界上具有一定影响的软件，其中最为突出的，在国际上具有领先地位的是瑞典Lund大学的软件包。它们被广泛应用于理论研究教学、工程设计和工业生产部门，特别是80年代中期，专家系统的加入使CACSD有了新的发展。Taylor Frederick MacFarlane是最早提出将专家系统用于CACSD的，目的是在软件既有功能的前提下免除用户记忆一些操作命令，指导用户输入数据，分析评价结果和提交设计文档。

我国在控制系统CAD领域的工作开展虽然较西方晚了近10年，但是发展很陇在引入CACSD的同时积极开展研制，许多院所建立了自己特殊用途的CACSD软件，并经历了理论和实践的考验。由国家自然科学基金资助的课题研制组前后历时10年，先后两次开发了两个版本的大型多功能CACSD软件包:CCSCAD (China Control System Computer-Aided Design)与CADCSC(Computer-Aided Designin Control System of China)。其中CCSCAD是用Fortran语言开发的，而CADCSC是用C语言开发。CADCSC按设计功能共分为16个子系统，所有的子系统具有统一的界面、统一的管理模式、统一的子程序库，算法可靠。软件包的操作可在选单、友好选单、命令宏四种模式下工作，并可以随时扩展增加新的子系统。上述两个版本的软件包分别于1986年和1991年通过鉴定专家们一致认为，这些软件包功能齐全，算法先进，达到了国际上同类软件包的先进水平。

技术展望

1、系统科学、计算机科学和技术的飞速发展，将为控制系统CACSD软件包的进一步开发、研制和广泛应用创造良好的条件和环境。CACSD的发展经历了从算法子程序到独立的多功能应用程序的过程，现在的发展趋势是从独立的多功能应用程序过渡到设计编程语言、集成设计环境，因而CACSD这个词也逐渐变为CACSE( Computer Aided Control System Engineering)。

2、随着控制理论研究的不断深化，计算数学、数值分析方法的不断发展和实践开发要求不断提高，自适应和自校正控制系统、分布参数控制系统、非线性系统等类功能软件，将会相继在不同的研究环境中形成。这些功能软件目前虽然尚未成熟，但却是控制系统计算机辅助设计中倍受重视和关注的一类研究项目。

3、人工智能技术的发展使得专家系统在CACSD系统中的应用成为现实例如在CACSD软件中采用建模专家系统、模型转换专家系统仿真算法选择专家系统等，对于改善计算机在整个CACSD系统中的作用与改善整个计算机辅助设计的环境具有十分重要的意义

4、CACSD软件结构的发展方向为:面向对象方法和开放式系统。面向对象方法能够解决软件继承的难题，而面向对象的程序模块能够使CACSD软件成为本质上的开放系统，因而可根据需要方便地扩充已有的软件

5、在CACSD软件用户界面方面，可视化图形界面代表着发展方向，Windows是目前最有影响的可视化环境。可视化图形界面使输入输出更加多样化、形象化图形界面能最大限度地满足计算机的高适应性工具库的要求，使输出的各种形式同时分别在各个窗口中同步显示，因而能够不断满足各种各样的要求。

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