控制系統計算機輔助設計(computer aided control system design，簡稱CACSD)是最近二十幾年發展起來的一個新學科，其主要內容包括模型建立與處理、分標設計、仿真等。
基本介紹
- 中文名：控制系統計算機輔助設計
- 外文名：computer aided control system design
- 簡稱：CACSD
- 發展：80年代
- 內容包括：模型建立與處理、分標設計等
- 套用學科：計算機技術
發展狀況,CACSD技術展望,
發展狀況
自80年代以來，控制系統CAD技術得到迅速發展，並在控制系統的理論研究與實際套用中占據著舉足輕重的地位。由於該技術受到各國控制界的重視，因而一方面在不斷地形成各自特色的CACSD軟體包，另一方面也推動了軟體技術本身及數值計算的發展。1980年，Moler於LUND Institute of Technology召開的關於控制系統數值計算的學術會議上，正式公開宣布了矩陣數值計算軟體MATLAB的開發成功，Moler稱它為Software Laboratory for Matrix Analysis，該軟體的問世在控制界產生了巨大影響，其算法子程式來源於LINPACK和EISPACK，許多CACSD軟體都是利用這兩個算法子程式庫建立起來的。所以，MATLAB立即被許多大學所採用，在控制界被當做CACSD軟體的基石，並以此開發出了多種CACSD軟體!當然，還有許多不是用MATLAB編寫的(即non-MIATLAB) CACSD軟體也相繼研製成功。因此，CACSD軟體基本上可劃分為兩大類:基於MATLAB的和非MATLAB的。
80年代，CACSD得到飛速發展並湧現出了在世界上具有一定影響的軟體，其中最為突出的，在國際上具有領先地位的是瑞典Lund大學的軟體包。它們被廣泛套用於理論研究教學、工程設計和工業生產部門，特別是80年代中期，專家系統的加入使CACSD有了新的發展。Taylor Frederick MacFarlane是最早提出將專家系統用於CACSD的，目的是在軟體既有功能的前提下免除用戶記憶一些操作命令，指導用戶輸入數據，分析評價結果和提交設計文檔。
我國在控制系統CAD領域的工作開展雖然較西方晚了近10年，但是發展很隴在引入CACSD的同時積極開展研製，許多院所建立了自己特殊用途的CACSD軟體，並經歷了理論和實踐的考驗。由國家自然科學基金資助的課題研製組前後歷時10年，先後兩次開發了兩個版本的大型多功能CACSD軟體包:CCSCAD (China Control System Computer-Aided Design)與CADCSC(Computer-Aided Designin Control System of China)。其中CCSCAD是用Fortran語言開發的，而CADCSC是用C語言開發。CADCSC按設計功能共分為16個子系統，所有的子系統具有統一的界面、統一的管理模式、統一的子程式庫，算法可靠。軟體包的操作可在選單、友好選單、命令宏四種模式下工作，並可以隨時擴展增加新的子系統。上述兩個版本的軟體包分別於1986年和1991年通過鑑定專家們一致認為，這些軟體包功能齊全，算法先進，達到了國際上同類軟體包的先進水平。
CACSD技術展望
1、系統科學、計算機科學和技術的飛速發展，將為控制系統CACSD軟體包的進一步開發、研製和廣泛套用創造良好的條件和環境。CACSD的發展經歷了從算法子程式到獨立的多功能應用程式的過程，現在的發展趨勢是從獨立的多功能應用程式過渡到設計程式語言、集成設計環境，因而CACSD這個詞也逐漸變為CACSE( Computer Aided Control System Engineering)。
2、隨著控制理論研究的不斷深化，計算數學、數值分析方法的不斷發展和實踐開發要求不斷提高，自適應和自校正控制系統、分布參數控制系統、非線性系統等類功能軟體，將會相繼在不同的研究環境中形成。這些功能軟體目前雖然尚未成熟，但卻是控制系統計算機輔助設計中倍受重視和關注的一類研究項目。
3、人工智慧技術的發展使得專家系統在CACSD系統中的套用成為現實例如在CACSD軟體中採用建模專家系統、模型轉換專家系統仿真算法選擇專家系統等，對於改善計算機在整個CACSD系統中的作用與改善整個計算機輔助設計的環境具有十分重要的意義
4、CACSD軟體結構的發展方向為:面向對象方法和開放式系統。面向對象方法能夠解決軟體繼承的難題，而面向對象的程式模組能夠使CACSD軟體成為本質上的開放系統，因而可根據需要方便地擴充已有的軟體
5、在CACSD軟體用戶界面方面，可視化圖形界面代表著發展方向，Windows是目前最有影響的可視化環境。可視化圖形界面使輸入輸出更加多樣化、形象化圖形界面能最大限度地滿足計算機的高適應性工具庫的要求，使輸出的各種形式同時分別在各個視窗中同步顯示，因而能夠不斷滿足各種各樣的要求。
