Archiwum - Historia regulacji

Archiwum - Historia regulacji

 Potrzeba jest matka wynalazkow. Tam gdzie rozwija sie przemysl i nauka to rozwija sie rownolegle regulacja i automatyka oraz jej teoria.
Konstruktor maszyny parowej James Watt zainspirowany listem wspolpracownika opisujacym regulacje kamieni mlynskich w mlynie wodnym i napedzanym wiatrakiem wyprodukowal w 1788 roku regulator obrotow do tlokowej maszyny parowej. Regulator byl bardzo niedoskonaly. Bylo to wylacznie regulator proporcjonalny o dosc malym wzmocnieniu mozliwy do stosowania w waskim zakresie obrotow. Stad Watt nazwal go moderatorem a nie controllerem. Przyjela sie w koncu nazwa governor, uzywana w odniesieniu do turbin parowych i silnikow Diesela do dzis. Pierwsza polowa XIX wieku przyniosla zawal patentow ulepszajacych dzialanie regulatora Watta. Regulatory byly mniejsze , niezawodne w dzialaniu i dawaly lepsza regulacje. Ale wynalazcy odkryli tez przeregulowania czy niestabilnosc nazywane jako "haunting" czyli polowanie.
Dopiero w 1868 James Clerk Maxwell opublikowal prace " On governor" Podal sposob wyprowadzania liniowych rownan rozniczkowych dla roznych governorow. Poniewaz wiadomym bylo ze o rozwiazaniu rownan decyduja pierwiastki rownania charakterystycznego Maxwel podal sposob sprawdzenia (warunki konieczne i dostateczne ) dla rownan 2 , 3 i 4 stopnia czy dane wspolczynniki rownan daja rozwiazanie stabilne czyli o ujemnych czesciach rzeczywistych pierwiastkow. Dla rownania piatego rzedu podal tylko warunki konieczne ale nie dostateczne.
Jak wszystkie prace Maxwella bylo to dzielo epokowe i zostalo docenione po czasie.
Zainspirowany praca Maxwella Edward Routh w wydanym w 1877 "Stability of Motion" podal sposob sprawdzenia stabilnosci wielomianu dowolnego rzedu obecnie znane jako kryteria Routha.  Routh rozwinal prace innych czolowych matematykow tych czasow. Poproszony o pomoc w sprawie stabilizacji pracy turbiny parowej szwajacarski matematyk Adolf Hurwitz niezaleznie wyprowadzil te same kryteria.
Gwaltownie przybierajaca na sile industralizacja wymagala od konstruktorow uporania sie ze sprawa stabilizacji temperatur , obrotow , przeplywow, napiec, pradow , czestotliwosci  a nawet kursu statkow  To byla inpiracja do wysilku.
Elmer Sperry juz w 1911 roku wykonal skomplikowany regulator PID (z adaptacja parametrow ale oczywiscie nie uzywano nazwy PID ) do automatycznego trzymania kursu statku  z uzyciem zyrokompasu. Staral sie przy tym zastosowac wiedze z obserwacji zachowania operatorow. Mimo ogromnego przyrostu ilosci miernikow i ukladow regulacyjnych teoria sprowadzala sie do kryteriow Routha - Hurwitza. Konstruktorow frustrowaly fakty ze system regulacji z jedna maszyna w okreslonym punkcie pracy pracuje dobrze a w  innych sytuacjach jest leniwy lub wpada w kolysania i rezonanse i nie ma dostepnego sposobu jak sobie radzic ze sprawa.
Nicolas Minorsky w 1922 roku jasno dowodzil ze operatorzy pracujacy w petli stabilizacji polozeniowej statku uzywaja prawa regulacji nazywanego obecnie PID.
Wykonanie jednak elektronicznego lub pneumatycznego regulatora musialo zaczekac na nadchodzace odkrycia.
Dopiero geniusz pracujacego w laboratoraich Bella Harolda Blacka nad ujemnym sprzezeniem zwrotnym, ktory pierwszy szkic idei ujemnego sprzezenia zwrotnego dal w 1927 roku pozwoilil na popularyzacje sprzezenia zwrotnego we wzmacniaczach lampowych. Asystent Blacka, Harry Nyquist w "Regeneration theory" z 1932 roku spopularyzowal idee sprzezenia zwrotnego bowiem wczesniej informacje nie wychodzily poza laboratoria. 
Natomiast pneumatyczna realizacje zlinearyzowanych wzmacniaczy pneumatycznych oraz regulatora PID przedstawil w latach trzydziestych (produkcja z 1932 roku ) koncern Foxboro. Mozgiem ich odkryc  byl Cleeson Mason.

Przelomem nad symulacja zachowania i badaniem ukladow regulacji stala sie maszyna analogowo zwana differential analyzer skonstruowana pod kierunkiem Vannevar Busha w MIT w latach trzydziestych. Korzystajac z maszyny Harol Hazel opracowal teorie serwomechanizmow opublikowana w 1934 roku.  Wtedy w MIT rodza sie zaczatki schematow blokowych i praktyczne zastosowania teorii operatorow. Pelny ich rozwoj zajmie kolejne 10 lat.
Lata drugiej wojny przyniosly gwaltowne nasilenie wysilkow badaczy i konstruktorow. W 1942 roku  J. Ziegler i N. Nichols z Taylor Instruments Companies podali praktyczne reguly strojenia regulatorow PI oraz PID. Byly to regulatory pneumatyczne w lodziach podwodnych a prace opublikowano dopiero po wojnie.
II Wojna przyniosla koszmar i groze bomardowan lotniczych.  Sterowanie dzial obrony przeciwlotniczej wymagalo predykcji przyszlego polozenia zestrzeliwanego samolotu obserwowanego radarem. Zadanie  wymagalo uzycia  serwomechanizmow o wysokiej jakosc i sprawialo spore problemy teoretyczne.  Pracujaca w MIT w Radiation Laboratory grupa pracownikow Bell Telephone Laboratory: Bode , Blackman, Lovell , Shannon, opracowala sytem radarowy sluzacy z powodzeniem  w Wielkiej Brytani do zestrzeliwania rakiet V1. W konstruowanych duzych i zlozonych systemach pojawily sie problemy nieliniowosci oraz probkowania danych. Zatem Clode Shannon podal twierdzenie o probkowaniu i odtwarzaniu probkowanych sygnalow. Wymienione nazwiska wielkich badaczy nie  powinny nikogo zdziwic - Stany Zjednoczone mimo iz zaplacily dosc maly wojenny rachunek z zolnierskiej krwii to z pelna determinacja i ogromnyn nakladem sil i srodkow prowadzily wojne z ktorej wyszly jako zwycieskie super-mocarstwo technologiczne. USA wygraly wojne w laboratoriach naukowych i halach przemyslowych.
Nad przewidywaniem przyszlej pozycji sledzonego samolotu zastanawial sie Norbet Wiener ktory stworzyl teorie systemow stochastycznych. Wiener byl nieprzyjemnie zaskoczony tym ze jego teoria pozwalala co najwyzej o 10% (czasem sprawe pogarszala !) polepszyc dokladnosc predykcji ktora intuicyjno - doswiadczalnie wymyslono i zastosowano wczesniej w MIT.
Spektakularnym pokazem wysokiego poziomu  niemieckiej techniki, mysli automatyki i elektroniki  staly sie siejace groze rakiety balistyczne V2. Lata powojenne przyniosly okres uporzadkowania i konsolidacji wiedzy oraz krystalizacji nowoczesnej teorii sterowania. Ogromne postepy w lotnictwie i kosmonautyce ZSRR sprawily ze do awangardy nauki przystapili tez naukowcy radzieccy.
Pracujacy w latach 1948-1952 dla RAND Corporation Richard Bellman pracowal nad optymalna alokacja rakiet balistycznych. Kontynuacja jego wysilkow  przyniosla pod koniec lat piecdziesiatych teorie sterowania optymalnego. W 1962 roku zaprezentowano komputerowy program implementujacy programowanie dynamiczne Bellmana. Polowa lat szescdziesiatych to finalizacja optymalnej filtracji Kallmana i Bucyego.  
Znakomita generalizacje w "zasadzie maksimum" aparatu analitycznego Hamiltona i Lagrangea dal niewidomy matematyk Lew Pontryagin w 1956 roku. Zasada maksimum jest fundamentem nowoczesnej  teorii optymalizacji. Pontryagin juz jako student dawal dowody geniuszu. O ile Belmman postawil na praktyczne zastosowanie o tyle Pontryagin poszedl w dokladne drazenie i zbadanie sprawy.
Spektakularnym pokazem klasy radzieciej matematyki i automatyki staly sie sukcesy kosmonautyki i techniki rakietowej.

Rakieta wyposazona w glowice jadrowa ma system sterujacy wykonany na minikomputerze. Steruje on procedurea startowa i kieruje lotem. Dostepny jest pobiezny opis systemu sterowania rakiety Pershing II na minikomputerze. Jest calkiem skomplikowany. Mozna deliberowac dlaczego talich informacji nie trzyma sie pod kluczem.
Otoz z jednej strony ZSRR ma sprawny aparat wywiadu technologicznego i zna amarykanskie tajemnice. Kraje zachodnie dostaja technologie od USA. Z drugiej strony informacje o stopniu komplikacji moga zniechecic kraje zapoznione do prob konstruowania nowoczesnej broni.

Polowa lat siedemdziesiatych przyniosla prawdopodobnie dlugotrwala stagnacje w swiatowej gospodarce i oczywiscie nauce - rzeczywiscie w ciagu dekady nie pojawily sie zadne epokowe wynalazki. Co ciekawe skonczyl sie tez wtedy zloty wiek kapitalizmu - unikalny w dziejach okres wysokiego wzrostu gospodarczego, dobrobytu i spokoju spolecznego.
Z pewnoscia w ciagu nadchodzacego cwiercwiecza wymiary charakterystyczne tranzystorow w ukladach scalonych spadna do niewyobrazalnych dzis dziesiatkow nanomentrow umozliwiajac budowe niezwykle szybkich procesorow i pamieci o ogromnej pojemnosci. Autor jest jednak glebokim pesymista o ile chodzi o opracowanie uzytecznej Artificial Inteligence w dajacym sie przewidziec czasie.

Polska w pierwszej polowie ubieglej dekady zakupila od koncernu Honeywell z USA bardzo droga licencje na regulatory analogowe Vutronik. Nowoczesna seria Vutronic pojawila sie na przelomie lat szescdziesiatych i siedemdziesiatych. Licencyjne  regulatory wytwarza Przedsiebiorstwo Automatyki Przemyslowej w Falenicy pod nazwa FALTRONIK. Budowe tego regulatora omowil powolany juz Z.Trybalski  miedzy innymi na stronach 259-273.
Regulator mimo iz wizualnie ladny  ma dosc przecietne wlasnosci. W szczegolnosci cechuje go znaczny blad statyczny czyli  dryf calkowania i inne wady wynikajace z prymitywnego schematu regulatora. Nie zakupiono jednak regulatora krokowego albo nie jest on produkowany W kazdym razie nie jest dostepny autorowi. Prawdopodobnie i tak nic by to nie zmienilo bo krokowy regulator Honeywell byl raczej  nieudany.

Historycznie rzecz biorac regulacja trojpolozeniowa i dwupolozeniowa byla realizowna na przekaznikach elektromagnetycznych. Dlatego stosowana jest nazwa regulacji przekaznikowej.
Sa to nieliniowe uklady regulacji. Najlepiej do analizy regulacji trojpolozeniowej nadaje sie plaszczyzna fazowa oraz metoda funkcji opisujacej.
"Zbior zadan z teorii nieliniowych ukladow regulacji i sterowania" R.Gessing, M.Latarnik, A.Skrzywan-Kosek, WNT 1981, Warszawa  zawiera w rozdziale 6 sporo przykladow analizy ukladow trojpolozeniowych i to wlasnie raczej w ich historycznych juz technologicznie wykonaniach  co w niczym nie umniejsza przydatnosci analiz.  
Zadanie 6.2 dotyczy trojpolozeniowego ukladu stabilizacji generatora pradu stalego. Przekaznik trojpolozeniowy zalacza silnik ktory przestawia potencjometr mocy regulujacy prad wzbudzenia pradnicy. W zadaniu 6.4 i kolejnych dodano sygnaly stabilizujace regulacje. Zadanie 6.10 dotyczy ukladu regulacji nadaznej.
Zadanie 6.11 pokazuje ze przekaznik trojpolozeniowy bez histerezy nie prowadzi do duzej czestosci wlaczen jesli w petli regulacji  istnieje opoznienie.
W zadaniu 6.15 serwomotor zalaczany przekaznikiem trojpolozeniowym przestawia potencjometr mocy regulujacy wzbudznie pradnicy pradu stalego ktora zasila wzbudzenie glownej pradnicy pradu stalego. 
Autorzy zwracaja uwage ze w miare zmniejszania strefy nieczulosci (wzrasta czestotliwosc dzialania) regulacje przekaznikowe coraz bardziej przypominaja regulacje ciagla a filtrujace dzialanie obiektow regulacji sprawia ze regulacja niewiele ustepuje jakoscia regulacji ciaglej.
Nigdzie tam nie mamy jasno wyodrebnionego regulatora krokowego. Jako taki zostal on zestandaryzowany w miare rozpowszechniania systemow automatyki.
Regulator krokowy steruje takze przelacznikiem zaczepow wielkich transformatorow energetycznych celem regulacji napiecia sieci. Regulator krokowy sterowany ukladem podzialu mocy, synchronizacji i regulacji czestotliwosci steruje serwomotor regulujacy pompe wtryskowa w poteznym silniku diesela napedzajacym generator synchroniczny dolaczony do sieci energetycznej.
Regulator krokowy jest dzis koniem roboczym automatyki.
Generalnie rzecz biorac regulacja trojpolozeniowa pozwala stosowac proste, tanie i niezawodne napedy organow wykonawczych. Przykladowo dwu lub  trojfazowy silnik asynchroniczny w kondensatorem zasilany jednofazowo  moze regulowac kazdy organ wykonawczy. Silnik po prostu wlaczamy przekaznikiem  (najlepiej obecnie  elektronicznym) i przesuwa on w pozadana strone organ wykonawczy. Moglibysmy zastosowac regulacje ciagla. Silnik pradu stalego zasilany ze wzmacniacza mocy lub silnik asynchroniczny zasilany z inwertera ale koszt byly prohibicyjny a uzyskany efekt wcale niewiele lub wcale lepszy bowiem mozliwe ze celowo wprowadzilibysmy strefe nieczulosci aby ograniczyc szybkosc zuzywania sie ciagle pracujacych mechanizmów. 

Naped hydrauliczny czy pneumatyczny wymaga ciagle pracujacego zasilacza medium roboczego i jego zbiornika co w mocno negatywny sposob rzutuje na koszcie, komplikacji i koszcie eksploatacji systemu.  Naped elektryczny moze miec gorsza dynamike ale ma sporo zalet.

Systemy regulacji z elektromechanicznym elementem-przerzutnikiem trojpolozeniowym znane sa od dawna.
Przerzutnik czy raczej przekaznik  ma symetryczne strefy nieczulosci i histerezy.
Jednak wspolczesne regulatory krokowe zawierajace przerzutnik trojpolozeniowy de facto sa zawsze, nawet w najprostszej sytuacji  systemem regulacji kaskadowej gdzie przerzutnik trojpolozeniowy jest uzyty w wewnetrznej petli regulacji. Petla ta reguluje polozenie organu wykonawczego biorac sygnal z sensora polozenia tego organu lub dokonuje rekonstrukcji polozenia obserwatorem stanu.
Elektromechanicznym przerzutnikiem trojpolozeniowym jest wiec specjalne wykonanie przekaznika  spolaryzowanego magnesami stalymi.
Element trojpolozeniowy moze byc takze wykonany jako pneumatyczny lub hydrauliczny.
Wspolczesnie jest to analogowy uklad elektroniczny lub fragment programu mikrokontrollera.
Z natury dzialania wspomnianych przerzutnikow nieelektronicznych wynika za maja one tylko stany wyjsciowe umowne nazwane jako {-1,0,+1}. Fizycznie niemozliwe jest natomiast wystapienie czwartego stanu, to jest -1+1. Stan ten jest zabroniony bowiem danie jednoczesnych rozkazow silnikowi elektrycznemu aby krecil sie w lewo i prawo jest albo niewykonalne albo prowadzi do zwarcia lub zniszczenia silnika i elementow sterujacych
Jednoczesne uruchamianie dwoch silownikow hydraulicznych to kazanie im jednoczesnie przesunac organ regulacji w prawo i lewo takze moze prowadzic do uszkodzenia silownikow. Tak samo jest z silownikiem pneumatycznym i kazdym innym.
Danie co prawda rozkazu grzania i chlodzenia nie prowadzi do uszkodzen ale jest nonsensowne i prowadzi do jalowej straty energii i zuzycia maszyn.
Jesli elektroniczny przerzutnik trojpolozeniowy skonstruujemy jako dwa typowe niezalezne przerzutniki dwupolozeniowe to musimy dodac logike aby wykluczyc niebezpieczny stan +1-1.

Proporcjonalny regulator krokowy P wraz z calkujacym serwomechanizmem ma calosciowo charakterystyke proporcjonalna P. Natomiast sam regulator ma odpowiedz rozniczkujaca D.
Regulator krokowy PI sam jest z kolei regulatorem PD.
Regulator krokowy (z serwomechanizmem) ma szybka odpowiedz dla wzglednie malych (ale oczywiscie wiekszych od strefy nieczulosci) sygnalow i wolna dla duzych. Wystepuje wiec w nim efekt Slow Rate podobnie jak we wzmacniaczu operacyjnym. Zatem regulator ma szybka dynamike malosygnalowa i wolna wielkosygnalowa. Ta wolna dynamika wielkosygnalowa w polaczeniu z efektem calkowania bez umiaru czyli z angielska lapaniem wiatru  WindUp moze przysporzyc sporych problemow.  
Generalnie zawsze tam gdzie stosujemy calkowanie I musimy zastosowac algorytm Anti WindUp, szczegolnie w regulatorze krokowym.
W angielskojezycznej literaturze dostepne sa analizy petli automatycznej regulacji z elementem trojpolozeniowym. Uklad z nieliniowym przeciez przerzutnikiem mozna analizowac metoda funkcji opisujacej czy zmiennych stanu.
Do systemowej  analizy znacznie jednak lepiej pasuje aparat pojeciowy i analityczny ukladow Sigma Delta zyskujacych gwaltownie na popularnosci chocby w przetwornikach A/D i D/A o duzej rozdzielczosci. Przerzutnik trojpolozeniowy to analog przetwornika A/D wiecej niz jednobitowego ale mniej niz dwubitowego. Przetwornik jednobitowy A/D ma dwa stany, dwubitowy zas cztery stany. Natomiast przerzutnik (sa to dwa przerzutniki ale jedna stan jest zabroniony)  w regulatorze krokowym ma 3 stany. Do analizy bardzo przydatne jest takze wiedza o wlasnosciach modulacji PWM i specyfiki ukladow regulacji z ta modulacja. Regulator krokowy PI moze miec systemowa statyczna strefe nieczulosci  ale moze jej takze nie miec.
Regulator krokowy byl i jest stosowany w autopilotach  morskich , lotniczych i kosmicznych i czesto spotykany jest we wszelkich  urzadzeniach profesjonalnych.
Pewnie i z tego powodu dostepna zaawansowana,  istotna i szczegolowa wiedza na temat dosc pozornie banalnego regulatora krokowego  jest niemal zerowa.

Automatyka na mikro-komputerach stoi.
Ostatni lampowy komputer IBM 709 z 1959 roku mial  w typowej konfiguracji 6700 lamp elektronowych, w wiekszosci podwojnych triod oraz 20 000 diod polprzewodnikowych. Uzyto specjalnych, niezawodnych  lamp ktorych MTBF przekraczal 700 tysiecy godzin co dawalo bezawaryjne czasy pracy komputera  dochodzace do 100 godzin.  Duza ilosc elementow aktywnych przypadla na ferrytowa pamiec operacyjna o przyzwoitej pojemnosci. Calkowicie zgodny programowo komputer 7090 wykonano na tranzystorach. Byly to dojrzale maszyny z rozbudowanymi peryferiami a w tym pamieciami masowymi.  Az do 1964 roku IBM oferowal maszyny do biznesu oraz inne maszyny do celow naukowych. Wprowadzona wtedy rodzina IBM 360 miala byc wszechstronna niczym 360 stopniowy  kat pelny.
Juz wtedy maszyny mialy przerwania, byly wielozadaniowe oraz mialy prymitywna ochrone pamieci i zarzadzanie pamiecia !  Mialy system operacyjny, kompilatory i biblioteki ! W USA, Niemczech, Angli  i Japoni komputery w biznesie ewolucyjnie zastapily mechaniczne segregatory kart perforowanych i inne urzadzenia do przetwarzania danych . I tam komputery przyjely sie bezbolesnie.   
Natomiast w krajach peryferyjnych klopoty narastaja wraz z dojrzewaniem techniki komputerowej.
Juz w 1955 roku wykonano sumator 36 bitowy o czasie operacji ponizej 1us. W 1956 roku wynaleziono szybka  logike ECL , Emiter Coupled Logic, pracujaca bez nasycenia tranzystorow.

Wprowadzony w 1974  przez Intel procesor 8080 mial 4700 tranzystorow i kosztowal az 194 dolary. Procesor jest klopotliwy w uzyciu i wymaga duzo ukladow otoczenia oraz skomplikowanego zasilacza. Zdecydowanie odradzam zabawe z nim.
Wprowadzony w 1975 roku przez bylych inzynierow Motoroli  procesor MCS6502 Mostech wzorowany na 6800 Motoroli mial 3700 aktywnych ( a miejsc na tranzystory w matrycy duzo wiecej )  tranzystorow i szokujaca cene 20 dolarow co spowodowalo ze znalazl szerokie zastosowanie a jego mutacje sa do dzis masowo produkowane do prostych gier komputerowych. Co ciekawe w tym procesorze nakladaja sie na siebie rozne fazy wykonania rozkazow. Podobnie jak Z80 jest latwy w aplikacji. Ma sterowanie hardwarowe matryca logiczna a nie mikroprogramowe.
Mimo szybkiego taktowania czas programowego wykonania operacji arytmetycznych na liczbach 32 bitowych przez te procesory jest  dluzszy niz w lampowym komputerze IBM709.

W 1978 roku troje inzynierow Intela w ciagu dwoch tygodni sklecilo z materialow pozostawionych przez autora '8080 Federico Feggine procesor '8086. Po odejsciu z Intela Feggina wypuscil w 1975 roku procesor Zilog Z80 na 8500 tranzystorach. Z80 wykonano jako procesor mikroprogramowalny. Szesnastobitowy mikroprocesor 8086 ma 29000 tranzystorow liczonych takze jako puste miejsca na tranzystory w pamieci mikroprogramu. Aktywnych tranzystorow jest okolo 20 tysiecy.  Pamiec mikroprogramu '8086 ma 530 slow 21 bitowych. Z uwagi na mala dlugosc slowa mikroprogramu zastosowano dodatkowe dekodery czyli mikroprogramowanie poziome i pionowe. Zauwazyc nalezy ze minikomputery rodziny HP2100 (i kolejne z nich powstale) maja slowo mikroprogramu o dlugosci 24 bitow. Najprostsze maja zaledwie 256 slow mikroprogramu a skomplikowane 1024 slowa.
Z kolei procesor 68000 Motoroli ma miejsce na 68000 tranzystorow. Pamiec mikroprogramu zajmuje 35000 miejsc tranzystorow . Slowo mikroprogramu jest 17 bitowe. Duza pojemnosc pamieci mikroprogramu pozwolila wyposazyc procesor w zlozone rozkazy. Program zawiera odrobine mniej rozkazow na procesor 68000 niz na procesor 8086 ale aby to uzyskac potrzebny jest zlozony kompilator ktory uzyje wlasciwych , zlozonych rozkazow na ta akurat okazje.
Nie jest raczej przypadkiem ze sekwencer MCU typu 3001 z rodziny modulowych procesorow Intel 3000 Intela ma 512 slowowa pamiec mikroprogramu programu a w notach aplikacyjnych sugerowane jest slowo mikroprogramu o szerokosci 21-48 bitow. Po prostu 8086 powstal bezbolesnie takze z wiedzy i doswiadczen nad systemem 3000.  Lektura materialow o systemie 3000 jest bezcenna dla kazdego kto chcialby zaprojektowac wlasny procesor !  Jest to zadanie trudne ale jak najbardziej wykonywalne.  Jak wszystkie proste maszyny mikroprogramowalne wymagaja wielu cykli zegara na wykonanie  jednego rozkazu. Procesor 8086 wykonany w technologi NMOS o rodzielczosci 5 um ma bramki o czasie propagacji 3-5 ns. Aby wykonac komputer na 8086 potrzeba duzo ukladow peryferyjnych. Pierwszy mikrokomputer personalny IBM 5150 uzywal procesora 8088 ktory roznil sie od 8086 oszczednosciowa , osmiobitowa szyna danych. W 1982 roku Intel rozpoczal sprzedaz szesnastobitowego procesora 80286 ktory rzekomo mial obslugiwac wieloprogramowosc i ochrone pamieci. Niestety Intel popelnil kilka glupstw i na obietnicach sie skonczylo.
Poki co mikroprocesory stosuja rozwiazane znane z minikomputerow.
 Na stosujacy ten procesor 80286  komputer PC AT nie ma czegos co mozna nazwac doroslym systemem operacyjnym. Do chwili obecnej na systemy operacyjne komputerow IBM 360-370-390 wydano ponad 2 miliardy dolarow. Jest wiec dostepny niezly sprzet PC ale nie ma doroslego systemu operacyjnego i oprogramowania uzytkowego.   Komputer PC AT z zegarem 8Mhz bez koprocesora wykonuje zalosne  .... 6000 operacji  zmiennoprzeciwkowych na sekunde  co autora wprawilo w zdumienie. Taki jest wynik polaczonego wysilku slabego kompilatora i komputera.
Po wyposazeniu mikrokomputerow PC AT w system operacyjny i oprogramowanie uzytkowe  okaze sie ze cale linie komputerow IBM sa przestarzale i zbedne W tym upatruje brak dobrego oprogramowania na te komputery.
Aby uproscic konstrukcje komputera pojawily sie na rynku Chipsety integrujace uklady peryferyjne i Glue Logic bowiem pierwsze PC AT mialy bardzo duzo ukladow logicznych  i byly drogie.
Projekt 8086 wykonano pospiesznie jako reakcje na fiasko flagowego projektu  iAPX432 na ktory wydano ogromne sumy. Wyglada wiec ze znienawidzony i skazany na zapomnienie  przez Intela Faggina bedzie jeszcze dlugo zyl w lini '86 ktora stala sie koniem roboczym Intela. Mozna tylko gdybac czy 80286 stworzony przez skutecznego Faggine nie bylby 5 razy szybszy, rzeczywiscie wielozadaniowy i wyposazony w zmienny przecinek.   

W 1976 roku Intel wypuscil prosty mikrokontroller 8048 a w 1980 lepszy od niego model 8051. W 1982 roku na zamowienie Forda powstal udany, wysoce zaawansowany  16 bitowy mikrokontroller 8061 do sterowania silnika samochodu  ktory nie wszedl on do produkcji. Po zmianach powstal udany mikrokontroller 8096. Ma pewne cechy maszyny 32 bitowej
Oczywiscie komputer procesowy wykonany na mikrokontrolerze jest znacznie prostszy niz na zwyklym procesorze otoczonym rojem ukladow peryferyjnych i Glue Logic na ukladach TTL.
Juz w 1979 roku firmy z USA, Japoni i Europy produkowaly ponad 20 lini mikrokontrollerow jednoukladowych 4 i 8 bitowych i ponad 30 lini mikroprocesorow.
Dawne sterowniki NC i pierwsze CNC do obrabiarek i pozniej do robotow przemyslowych stosowaly dedykowane systemy. Obecnie w ich budowie stosuje sie typowe procesory i mikrokontrollery. Wykorzystuje sie takze komputery PC w odpornych na zle warunki srodowiskowe wykonaniach i obudowach.

Polska i kraje RWPG sa obecnie  izolowane od swiatowej nauki i technologi. Naiwnoscia jest sadzic ze Polska szybko pokona swoje  500 letnie zapoznienie cywilizacyjne. Czolowe koncerny swiata nie wstydza sie podgladania konkurencji. Stad informacje o budowie roznych nowoczesnych sytemow sa bardzo uzyteczne dla polskiego konstruktora.

W systemach regulacji stosowano realizacje mechaniczna z uzyciem roznych zjawisk fizycznych ( regulatory bezposredniego dzialania ), pneumatyczna, elektryczna , elektroniczna analogowa i cyfrowa w roznych co do zaawansowania technologicznego postaciach. 
W systemach elektronicznych zawsze wydzielone sa w ukladzie regulacji sensory i organ wykonawczy.
Do niedawna rozwojowy naped systemom automatyzacji dawaly koncerny militarne ale to sie szczesliwie powoli konczy. Obecnie zaczynaja  dominowac nowoczesne systemy komercyjne.
Podreczniki jak zwykle tematy omawiaja z duzym opoznieniem.