控制工程理論及工程應(yīng)用論文

　　摘要：

　　隨著現(xiàn)代科技和計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，控制工程理論及其應(yīng)用方法也日益完善，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會生產(chǎn)生活中的作用日益凸顯。本文從控制工程理論的產(chǎn)生和發(fā)展出發(fā)，系統(tǒng)探討控制工程理論的應(yīng)用情況。

　　關(guān)鍵詞：控制理論；控制工程；應(yīng)用

　　相對論、控制論及量子論誕生于20世紀(jì)20年代，被稱之為現(xiàn)代科學(xué)的重要革命。人們通過這三個理論進(jìn)一步認(rèn)識了客觀世界，為社會生產(chǎn)和文明進(jìn)步產(chǎn)生了巨大影響[1]。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，控制工程理論在工農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、生物、信息等方面有廣泛應(yīng)用。所以，對控制工程理論及其應(yīng)用情況進(jìn)行研究有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

　　1控制理論和控制工程的概述

　　1.1控制理論的誕生

　　控制理論是一門實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的自然學(xué)科，其誕生于第一次技術(shù)革命，在18世紀(jì)中期，瓦特在發(fā)明蒸汽機(jī)不久，在蒸汽機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的控制工作中應(yīng)用到離心式飛錘調(diào)速器原理，以此開啟基于蒸汽動力的機(jī)械化技術(shù)時代。再此之后，工程研究界逐步將控制理論應(yīng)用到調(diào)速穩(wěn)定性方面的研究中。伴隨通訊、信息處理等技術(shù)的發(fā)展，電氣工程師開始對控制系統(tǒng)進(jìn)行全面、系統(tǒng)的研究，為控制工程理論的形成和發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)[2]。

　　1.2控制理論的發(fā)展

　　控制工程理論主要經(jīng)歷了三個階段的發(fā)展。第一階段（20世紀(jì)40～60年代），也就是古典控制理論階段。主要是解決單向輸入、輸出等方面的問題，而此類問題的妥善解決需要應(yīng)用到的方法有頻率特性、函數(shù)等，同時大部分探討的是線性定常系統(tǒng)。第二階段（20世紀(jì)60～70年代），也就是現(xiàn)代控制理論。主要解決較為復(fù)雜的問題，需要應(yīng)用數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)的分析和實(shí)時性控制，在此過程中，會出現(xiàn)時變、非線性、輸出輸入不均衡等較為復(fù)雜性的問題。第三階段（20世紀(jì)70年代到現(xiàn)在），也就是智能和系統(tǒng)理論控制階段，一方面智能化控制實(shí)際是對控制理論的深入挖掘，對人類的智能行為息和信息傳輸控制進(jìn)行研究；而系統(tǒng)理論則是當(dāng)前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)等理論進(jìn)行研究。

　　2控制工程理論的應(yīng)用分析

　　2.1作為方法論的應(yīng)用

　　進(jìn)入21世紀(jì)以來，應(yīng)用最為廣泛的是3C技術(shù)，也就是通信、控制及計(jì)算機(jī)三項(xiàng)技術(shù)，其中計(jì)算機(jī)技術(shù)是核心，通信技術(shù)是關(guān)鍵，而控制技術(shù)則是基礎(chǔ)，因而控制工程理論已然發(fā)展為基礎(chǔ)性學(xué)科。同時，控制工程理論體系中的系統(tǒng)智能、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)反饋等理論不但在自然學(xué)科各個方面有著廣泛應(yīng)用，而且在人文社會科學(xué)中也逐步應(yīng)用開來。因此，有些專家認(rèn)為，該理論已然不是單純性學(xué)科，逐步發(fā)展為相對系統(tǒng)的世界觀和方法論[3]�？刂乒こ汤碚撚衅渥陨淼奶攸c(diǎn)，且某些概念具有鮮明的獨(dú)特性和普適性�？刂乒こ汤碚撛趯�(shí)際應(yīng)用中，有兩個概念是關(guān)鍵。

　�。�1）系統(tǒng)概念。目前，在社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，系統(tǒng)性問題日益凸顯，特別是在整個社會中開展的復(fù)雜課題研究和系統(tǒng)中的應(yīng)用，此為控制工程理論在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中應(yīng)用的一個必然趨勢。

　　（2）反饋概念。正是基于此概念，控制工程理論和其他學(xué)科理論有所區(qū)別。反饋使工程控制系統(tǒng)在很大程度上有著人類智能的某些特點(diǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)在應(yīng)用過程中的結(jié)構(gòu)、參數(shù)等因素進(jìn)行調(diào)整，提升運(yùn)作效率。

　　2.2控制工程理論的實(shí)踐應(yīng)用

　�。�1）最優(yōu)化控制，控制工程理論應(yīng)用中最為核心的內(nèi)容就是最優(yōu)化控制，也就是滿足既定約束條件下，明確最優(yōu)的控制策略，以使性能指標(biāo)的極值化，進(jìn)而使控制工程系統(tǒng)在性能上獲得最佳效果的基礎(chǔ)條件和方法，也就是在受控制運(yùn)動中或動力系統(tǒng)中，從不同方案中選擇最理想方案，進(jìn)而使系統(tǒng)在運(yùn)作中獲得最佳性能和指標(biāo)。

　�。�2）兩種方法的應(yīng)用，即PDI控制器和Kalman濾波器的應(yīng)用。此兩種方法在諸多工程系統(tǒng)中有廣泛應(yīng)用。系統(tǒng)穩(wěn)定性和最佳性是線性模型證明。另外，這兩種方法可應(yīng)用到諸多非線性系統(tǒng)中。研究者通過控制工程理論的反饋機(jī)制開展的定量研究就是基于這兩種方法。

　　（3）三類系統(tǒng)的應(yīng)用，在實(shí)際生活中，控制工程理論應(yīng)用最為典型的就是控制水槽的水位，還有電熱器的溫度調(diào)控。此類應(yīng)用中的控制理論就是應(yīng)用自動化高度和溫度測試儀器等達(dá)到預(yù)期調(diào)控的目標(biāo)。工程自控系統(tǒng)應(yīng)用目的在于達(dá)成控制目標(biāo)，主要是由被控制對象和自動化儀表構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式分成開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)及復(fù)合控制系統(tǒng)，這三個系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際需要有著廣泛應(yīng)用。

　　3結(jié)束語

　　總之，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，及現(xiàn)代科技的進(jìn)步，控制工程理論的重要性和實(shí)用性日益凸顯。伴隨相關(guān)理論的發(fā)展和成熟，控制工程理論及方法也日益完善，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、運(yùn)輸業(yè)等現(xiàn)代化建設(shè)和發(fā)展中應(yīng)用開來，同時也逐步滲透到現(xiàn)代高新產(chǎn)業(yè)、能源開發(fā)和利用中，所以，在新時期，要特別重視它的理論和實(shí)踐研究，為現(xiàn)代化、信息化、智能化建設(shè)給予支持。

　　參考文獻(xiàn):

　　[1]王海龍．談控制理論與控制工程的發(fā)展與應(yīng)用[J]．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013，14（9）：214~216.

　　[2]牟銘，李懋蕊．控制理論與控制工程的發(fā)展與應(yīng)用探討[J]．山東工業(yè)技術(shù)，2015，10（9）：211~213.

　　[3]郭雷.關(guān)于控制理論發(fā)展的某些思考[J].系統(tǒng)科學(xué)與數(shù)學(xué)，2011（9）：314~315.

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