淺談控制理論和控制工程的應(yīng)用前景及趨勢(shì)

汪志軍

摘 要：在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)取得飛速發(fā)展的同時(shí)，控制理論與控制工程的應(yīng)用也逐漸廣泛，現(xiàn)階段已經(jīng)被應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域中，包括生物技術(shù)、現(xiàn)代信息技術(shù)、交通運(yùn)輸業(yè)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域。控制理論在很大程度上推動(dòng)了現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，例如調(diào)試系統(tǒng)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)就應(yīng)用了該理論，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，控制理論內(nèi)容也變得更加豐富，很多學(xué)者對(duì)該理論也進(jìn)行了更加深入的研究，促使控制系統(tǒng)分析方法變得更加全面，更具備科學(xué)性。

關(guān)鍵詞：控制理論；控制工程；應(yīng)用前景

在現(xiàn)代化社會(huì)的發(fā)展背景下，科學(xué)技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，并且在很大程度上推動(dòng)了我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。所謂經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)決定上層建筑，經(jīng)濟(jì)發(fā)展為科技發(fā)展提供了非常有利的條件，控制理論與控制工程在科技發(fā)展中也有著重要作用。本文主要分析控制理論和控制工程的應(yīng)用前景與發(fā)展趨勢(shì)，使人們?cè)鰪?qiáng)對(duì)控制理論與控制工程的了解。

一、控制理論與控制工程的發(fā)展分析

（一）第一階段

在20世紀(jì)40-60年代，古典控制理論取得了非常廣泛的應(yīng)用，這是控制理論得以發(fā)展的第一階段。在應(yīng)用經(jīng)典控制理論時(shí)，人們已經(jīng)意識(shí)到控制理論的優(yōu)勢(shì)，它能夠解決單輸出、單輸入問(wèn)題，應(yīng)用價(jià)值較高。經(jīng)典控制理論以頻率特性、傳遞函數(shù)特性為基礎(chǔ)，能夠在反饋控制系統(tǒng)中控制器設(shè)計(jì)、分析問(wèn)題中被應(yīng)用，主要研究?jī)?nèi)容為線性定長(zhǎng)系統(tǒng)，除此之外，在非線性系統(tǒng)中也取得了一定研究成果，對(duì)采樣系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)的發(fā)展具有促進(jìn)作用[1]。

（二）第二階段

在20世紀(jì)60-70年代，空間技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，進(jìn)入這一階段后，控制工程理論已經(jīng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)融合，在很大程度上推動(dòng)了控制理論與控制工程中。例如在阿波羅號(hào)登月中就應(yīng)用了控制理論，在控制工程應(yīng)用中，控制理論發(fā)揮了重要作用。另外，第二階段的控制理論基礎(chǔ)研究?jī)?nèi)容為狀態(tài)變量，其中包含了數(shù)理分析方法與計(jì)算機(jī)技術(shù)，另外，還包含非線性、多輸出、多輸入等系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，大大提升了控制模式性能。

（三）第三階段

在20世紀(jì)70年代至今，控制理論與控制工程在內(nèi)容、結(jié)構(gòu)上均有了很大改變，完善程度越來(lái)越高。奧斯特隆姆（瑞典學(xué)者）在自適應(yīng)控制理論方面獲取了非常大的進(jìn)步與發(fā)展，這在很大程度上促進(jìn)了控制理論與控制工程的發(fā)展。智能相關(guān)控制理論以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，促使控制理論發(fā)展空間得以拓展，提高了信息處理、信息傳遞、信息控制效率，促使現(xiàn)代化社會(huì)運(yùn)行效率明顯提升，為控制工程與控制理論的發(fā)展創(chuàng)造了更大的空間，有利于取得突破性進(jìn)展。

二、控制理論和控制工程的應(yīng)用前景與發(fā)展趨勢(shì)

目前，控制理論與控制工程的應(yīng)用比較廣泛，其研究?jī)?nèi)容主要體現(xiàn)為三點(diǎn)，分別為最優(yōu)估計(jì)與系統(tǒng)辨識(shí)相關(guān)理論、多變量線性理論、最優(yōu)控制理論?？刂评碚撆c控制工程應(yīng)用的最優(yōu)化目標(biāo)為系統(tǒng)性能，確保在約束、受限制的條件下，制定出最佳系統(tǒng)控制方案，在性能參數(shù)極值范圍內(nèi)控制系統(tǒng)。控制理論與控制工程研究包含兩種方法，分別為Kalman濾波器與PDI控制器，為了使控制理論和控制工程應(yīng)用的穩(wěn)定性提升，一般在系統(tǒng)證實(shí)、分析過(guò)程中，會(huì)應(yīng)用到線性模型。非線性系統(tǒng)相關(guān)工作所應(yīng)用到的策略為Kalman濾波器與PDI控制器，在應(yīng)用控制工程和控制理論時(shí)，這兩種策略能夠在系統(tǒng)解析工作中發(fā)揮重要作用[4]。

在控制理論和控制工程應(yīng)用時(shí)，需綜合考慮到多方面的內(nèi)容，例如該理論在電力自動(dòng)化系統(tǒng)、水槽內(nèi)部水位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，通過(guò)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)化，有利于促使工程運(yùn)行效率大大提升，使人工投入減少?，F(xiàn)階段，已經(jīng)有很多學(xué)者對(duì)控制理論和控制工程進(jìn)行了研究，通過(guò)研究了解到，在控制理論和控制工程應(yīng)用中，不僅要從結(jié)構(gòu)層面、性質(zhì)層面給予深入分析，而且要監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的具體情況。

在應(yīng)用控制理論和控制工程時(shí)，必須要合理利用控制工程與控制理念反饋概念，促使系統(tǒng)性能充分發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐與控制理論的融合、對(duì)接，有利于確?？刂葡到y(tǒng)技術(shù)生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，提高生產(chǎn)效率，推動(dòng)這類企業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。就控制工程和控制理論的應(yīng)用而言，還需引入先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，為系統(tǒng)運(yùn)行、企業(yè)發(fā)展提供有利條件。

三、結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)階段，控制工程和控制理論的應(yīng)用已經(jīng)變得越來(lái)越廣泛，隨著未來(lái)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，控制工程和控制理論還將與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，為控制工程和控制理論的發(fā)展提供更有利的條件，拓展該理論的發(fā)展空間。本文首先分析了控制理論與控制工程的發(fā)展階段，然后對(duì)該理論的應(yīng)用前景與發(fā)展趨勢(shì)，通過(guò)研究了解到，將控制理論和控制工程兩者相結(jié)合，有利于推動(dòng)現(xiàn)代工業(yè)化與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫崢.控制理論與控制工程的發(fā)展與應(yīng)用[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2013，（09）：64.

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[3]馬彥，洪偉，陳虹.控制理論與控制工程專業(yè)研究生課程體系與教學(xué)改革研究[A].Hubei University of Technology， China.Proceedings of 2010 Third International Conference on Education Technology and Training（Volume 7）[C].Hubei University of Technology， China：，2010（4）.

[4]李冰玉.探析控制工程理論及工程應(yīng)用[J].橡塑技術(shù)與裝備，2015，（24）：126-127.