2020年控制工程理論及工程應用論文

控制工程理論及工程應用論文 隨著現(xiàn)代科技和計算機信息技術(shù)的不斷發(fā)展，控制工程理論及其應用方法也日益完善，在國民經(jīng)濟建設和社會生產(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用情況。 相對論、控制論及量子論誕生于20世紀20年代，被稱之為現(xiàn)代科學的重要革命。人們通過這三個理論進一步認識了客觀世界，為社會生產(chǎn)和文明進步產(chǎn)生了巨大影響1。隨著科學技術(shù)的進步和發(fā)展，控制工程理論在工農(nóng)業(yè)、交通運輸業(yè)、生物、信息等方面有廣泛應用。所以，對控制工程理論及其應用情況進行研究有著重要的現(xiàn)實意義。 控制理論是一門實踐性和應用性很強的自然學科，其誕生于第一次技術(shù)革命，在18世紀中期，瓦特在發(fā)明蒸汽機不久，在蒸汽機運轉(zhuǎn)速度的控制工作中應用到離心式飛錘調(diào)速器原理，以此開啟基于蒸汽動力的機械化技術(shù)時代。再此之后，工程研究界逐步將控制理論應用到調(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2。 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4060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6070年代），也就是現(xiàn)代控制理論。主要解決較為復雜的問題，需要應用數(shù)學計算機的分析和實時性控制，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雜性的問題。第三階段（20世紀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行研究；而系統(tǒng)理論則是當前計算機系統(tǒng)的設計和結(jié)構(gòu)等理論進行研究。 進入21世紀以來，應用最為廣泛的是3C技術(shù)，也就是通信、控制及計算機三項技術(shù)，其中計算機技術(shù)是核心，通信技術(shù)是關鍵，而控制技術(shù)則是基礎，因而控制工程理論已然發(fā)展為基礎性學科。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科各個方面有著廣泛應用，而且在人文社會科學中也逐步應用開來。因此，有些專家認為，該理論已然不是單純性學科，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，且某些概念具有鮮明的獨特性和普適性?？刂乒こ汤碚撛趯嶋H應用中，有兩個概念是關鍵。 （1）系統(tǒng)概念。目前，在社會和經(jīng)濟發(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雜課題研究和系統(tǒng)中的應用，此為控制工程理論在現(xiàn)代科學技術(shù)中應用的一個必然趨勢。 （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，進而實現(xiàn)該系統(tǒng)在應用過程中的結(jié)構(gòu)、參數(shù)等因素進行調(diào)整，提升運作效率。 2.2控制工程理論的實踐應用 （1）最優(yōu)化控制，控制工程理論應用中最為核心的內(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，以使性能指標的極值化，進而使控制工程系統(tǒng)在性能上獲得最佳效果的基礎條件和方法，也就是在受控制運動中或動力系統(tǒng)中，從不同中選擇最理想方案，進而使系統(tǒng)在運作中獲得最佳性能和指標。 （2）兩種方法的應用，即PDI控制器和Kalman濾波器的應用。此兩種方法在諸多工程系統(tǒng)中有廣泛應用。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)的應用，在實際生活中，控制工程理論應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。此類應用中的控制理論就是應用自動化高度和溫度測試儀器等達到預期調(diào)控的目標。工程自控系統(tǒng)應用目的在于達成控制目標，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)及復合控制系統(tǒng)，這三個系統(tǒng)根據(jù)實際需要有著廣泛應用。 總之，隨著 _的發(fā)展，及現(xiàn)代科技的進步，控制工程理論的重要性和實用性日益凸顯。伴隨相關理論的發(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)、運輸業(yè)等現(xiàn)代化建設和發(fā)展中應用開來，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踐研究，為現(xiàn)代化、信息化、智能化建設給予支持。 1王海龍談控制理論與控制工程的發(fā)展與應用J科技創(chuàng)新導報，xx，14（9）：214216.