魏玲

（遼寧工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院，遼寧 錦州 121001）

探索控制理論與控制工程的發(fā)展與應(yīng)用

Explore the development and application of control theory and control engineering

魏玲

（遼寧工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院，遼寧 錦州 121001）

近幾年來，伴隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，控制理論與控制工程得以在諸多領(lǐng)域運(yùn)用，其中不僅涉及到工業(yè)、農(nóng)業(yè)，還關(guān)系到交通運(yùn)輸業(yè)等傳統(tǒng)領(lǐng)域，并且在未來發(fā)展過程當(dāng)中，其也會(huì)像生物、信息、通訊等諸多領(lǐng)域。在本文的研究過程當(dāng)中，筆者將立足于現(xiàn)狀，深入探討控制理論和控制工程的發(fā)展形勢(shì)，進(jìn)而提出應(yīng)用策略，希望能夠在一定程度上起到借鑒價(jià)值。

控制理論；控制工程；發(fā)展；應(yīng)用

近幾年來，伴隨著社會(huì)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，再加上科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得控制理論的相關(guān)基礎(chǔ)條件得到了較大的飛躍，并且控制理論和工程能夠在諸多領(lǐng)域當(dāng)中得到有效地運(yùn)用。

1 控制理論與控制工程的產(chǎn)生

控制理論對(duì)于人類社會(huì)有著不容小覷的重要作用，在社會(huì)當(dāng)中的地位也是不言而喻的?？刂评碚撜Q生時(shí)間為英國技術(shù)革命，并且在通信技術(shù)的不斷發(fā)展前提之下，相關(guān)工程師不斷研究出來關(guān)于控制理論的新的分析方法，使得相應(yīng)的控制系統(tǒng)相關(guān)條件具有一定的穩(wěn)定性。

從整體環(huán)境上來進(jìn)行分析，能夠看出來，由于信息與科學(xué)技術(shù)始終處于一個(gè)不斷變化發(fā)展的過程當(dāng)中，所以控制理論和控制工程的有關(guān)內(nèi)容也在不斷完善的過程之中，不斷涌現(xiàn)出來的智能控制理論、基礎(chǔ)性技術(shù)理論等，都是在原有控制理論層面上的延伸。

2 控制理論與控制工程的發(fā)展

第一階段：20世紀(jì)40～60年代，在對(duì)于這一時(shí)期進(jìn)行研究的時(shí)候，我們可以將控制理論與控制工程概括為古典控制理論時(shí)期。從整體上來看，古典控制理論時(shí)期所涉及到的問題主要有兩種，一種是單輸入，另一種則是單輸出。在對(duì)于上述兩種問題來進(jìn)行解決的過程當(dāng)中，所涉及到的主要的方法有傳遞函數(shù)、根軌跡、頻率特性。值得注意的是，在這一個(gè)時(shí)期，絕大多數(shù)研究都是線性定常系統(tǒng)，對(duì)于非線性系統(tǒng)的研究所使用的相平面法變量不會(huì)超過兩個(gè)。綜上來看，對(duì)于這樣一種控制理論，其能夠有效解決輸入與輸出問題。

第二階段：20世紀(jì)60～70年代，即現(xiàn)代控制控制理論時(shí)期。從這一階段的實(shí)際狀況來看，由于空間技術(shù)應(yīng)用形式良好，所以使得控制理論的發(fā)展也顯現(xiàn)的較為顯著，并且其發(fā)展當(dāng)中所存在的特征是高性能。對(duì)于數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)的運(yùn)用達(dá)到了一個(gè)嶄新的階段，這一過程當(dāng)中所出現(xiàn)的控制問題具有一定的復(fù)雜性，在客觀上為現(xiàn)代控制理論注入了活力與價(jià)值?？刂评碚撛谶@一個(gè)階段想著“大系統(tǒng)理論”方面發(fā)展，這其中秉承著控制和信息的觀點(diǎn)，研究各種大系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案，逐漸研制出來某些仿人只能的工程控制和信息處理系統(tǒng)。

第三階段：20世紀(jì)70年代至今，主要是大系統(tǒng)理論和智能控制時(shí)期。首先，從前者這一方面來看，主要的立足點(diǎn)在于控制理論自身的拓展，通過展開控制與信息兩個(gè)方面的觀點(diǎn)，來對(duì)于大系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)方案來進(jìn)行分析。其次，從后者這一方面來看，主要針對(duì)于控制理論深層次上的挖掘，對(duì)于人類智能活動(dòng)進(jìn)行傳遞。在這一階段當(dāng)中，最具有代表性的就是智能機(jī)器人的發(fā)明。這也將該理論研究提升到一個(gè)新的層面上來，使得用自然語言進(jìn)行人機(jī)對(duì)話成為智能控制當(dāng)中一個(gè)重要的研究所在，控制理論的發(fā)展，使得人們能夠從繁重的體力勞動(dòng)當(dāng)中解放出來，從而也不斷地從復(fù)雜的腦力勞動(dòng)當(dāng)中解脫出來，逐漸深入到家庭生活當(dāng)中的機(jī)器人是一個(gè)有力的證明。控制理論的發(fā)展過程反映了人類從機(jī)械化時(shí)代進(jìn)入電氣化時(shí)代，并且繼續(xù)走向自動(dòng)化、信息化和智能化時(shí)代。

3 控制理論與控制工程的應(yīng)用

3.1 理論層面

在21世紀(jì)科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的背景之下，3C技術(shù)的應(yīng)用受到了廣泛的關(guān)注。

所謂3C技術(shù)就是我們所說的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)，三者之間有著密切的聯(lián)系，協(xié)同作用，所以控制學(xué)科已經(jīng)逐漸發(fā)展成為一門基礎(chǔ)性的學(xué)科。而且控制理論和控制工程當(dāng)中所蘊(yùn)含的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)穩(wěn)定、系統(tǒng)智能和系統(tǒng)反饋等理論思想，不僅在自然科學(xué)當(dāng)中的各個(gè)領(lǐng)域有著極為廣泛的應(yīng)用，還滲透到了人文的科學(xué)當(dāng)中來。所以，從某種程度上來說，控制理論已經(jīng)不再單純是一門學(xué)科，而可以看作是一種哲學(xué)、世界觀和方法論。

從理論層面上來講，關(guān)于控制理論和控制工程在應(yīng)用的過程當(dāng)中所需要遵循的概念有兩個(gè)。

（1）系統(tǒng)概念。在當(dāng)前全球經(jīng)濟(jì)一體化的背景之下，系統(tǒng)問題已經(jīng)成為社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)所在，尤其是針對(duì)社會(huì)當(dāng)中所存在的某些復(fù)雜系統(tǒng)而言，系統(tǒng)問題的解決不容小覷，這也是控制理論發(fā)展和完善的必然趨勢(shì)。因此，對(duì)于控制理論和控制工程來說，不僅要進(jìn)行結(jié)構(gòu)性和性質(zhì)方面的研究，還要對(duì)于整體的系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行調(diào)控。

（2）反饋概念。這一概念是控制理論的核心所在，這也是控制理論與控制工程區(qū)別于其他領(lǐng)域的重要區(qū)別之一。反饋概念的存在能夠使得控制系統(tǒng)具備人類智能化的特點(diǎn)，進(jìn)而提高工作效率。

3.2 實(shí)踐層面

首先，應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制，可以說，這是控制理論和控制工程應(yīng)用的核心所在，主要強(qiáng)調(diào)的就是立足于一定的約束條件，根據(jù)現(xiàn)實(shí)狀況的需要，選擇最佳的控制策略。從以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，這樣一種應(yīng)用方式能夠使得性能指標(biāo)實(shí)現(xiàn)極大化或者及消化，從而使得系統(tǒng)控制通過基本條件以及綜合方法取得最優(yōu)的效果。

其次，PDI控制器和Kalman濾波器的研究方法要科學(xué)化、系統(tǒng)化，上述二者也是控制理論和控制工程的典型研究方法，在實(shí)際系統(tǒng)當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用。這兩種方法不僅能夠應(yīng)用于線性模型，還能夠應(yīng)用到很多非線性模型當(dāng)中。

4 結(jié)語

總的來說，經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得控制理論和控制工程擁有良好的發(fā)展趨勢(shì)，并且處于不斷完善的過程當(dāng)中，由以往的傳統(tǒng)領(lǐng)域轉(zhuǎn)向了新興的領(lǐng)域。在未來發(fā)展當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步重視控制理論與控制工程的特性，采用嶄新的發(fā)展思路，使其能夠有效應(yīng)用于更多的領(lǐng)域當(dāng)中，為社會(huì)發(fā)展注入源源不斷的活力。

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表9 2014中國塑料中空成型機(jī)行業(yè)3強(qiáng)

表10 2014中國塑機(jī)輔機(jī)及配套件行業(yè)5強(qiáng)

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魏玲（1972-），女，博士，副教授，研究方向?yàn)榭刂评碚撆c控制工程。

2015-12-23