淺談自動控制技術及其應用

安建峰

摘 要：隨著社會不斷發展，科技日益進步，自動控制技術已經被廣泛應用于軍事、工業、農業、氣象，交通等關系國計民生的各個領域，自動控制技術在社會生產和生活中的廣泛應用極大提高了人們的勞動生產率和生活水平。因此，我們有必要對自動控制技術有一個較為清楚的了解，下面就自動控制技術方面做一些基本介紹。

關鍵詞：自動控制技術；自動控制理論；自動控制系統

自動控制技術是指自動控制系統通過自動控制設備或裝置，按照提前設置好的條件來運行，而且整個控制過程不能有人的干預，由設備和裝置自己完成自動控制任務的控制技術。自動控制技術的基本原理是，通過對監測對象在運行過程中產生的偏差信號進行放大來控制監測對象穩定在預設值合理范圍內。

自動控制理論是自動控制技術的理論基礎，現已發展成為一門獨立的學科，它只研究自動控制系統分析和設計的一般理論。根據它發展的不同階段，自動控制理論可以分成“經典控制理論”和“現代控制理論”兩大部分。

20世紀40年代經典控制理論誕生，它一般采用圖解的方法來分析和設計問題；20世紀50年代起人類開始大規模進行太空探索。1957年前蘇聯成功發射人類第一顆人造衛星，1968年美國阿波羅飛船成功實現人類首次登月。在這些探索太空的過程中，自動控制技術扮演著十分重要的角色，同時也極大地推動了自動控制技術的發展，現代控制理論也隨之誕生。

現代控制理論主要是研究具有高性能，高精度的多輸入-多輸出線性或非線性，定?；驎r變系統的分析和設計問題。

經典控制理論和現代控制理論構成了全部的自動控制理論，自動控制理論發展的同時也推動了自動控制技術在社會生產各領域中的廣泛應用。

自動控制系統是由許多有相互關聯的設備組成的具有特定功能的控制系統。它有三種控制方式：開環控制，閉環控制和復合控制。

1）開環控制是指在控制執行過程中只有順向作用的控制過程；

2）閉環控制是指在開環控制的基礎上，加入測速發電機與電機轉速測量單元構成的負反饋控制系統；

3）復合控制是補償控制和偏差控制的結合。

接下來介紹一下自動控制系統的分類，自動控制系統按不同的特點可以分為三大類。

按系統輸入信號特點：

1）如果輸入信號是一穩定不變的值，那么這類系統就稱為恒值控制系統；

2）如果輸入信號要求系統按照一已知的時間函數運行，那么這類系統就稱為程序控制系統；

3）如果輸入信號要求系統輸出信號能夠準確隨著輸入信號的變化而變化，那么這類系統就稱為隨動控制系統。

按系統數學模型特點：

1）當自動控制系統的運動可以用線性微分方程來說明時，那么這類系統就稱為線性系統；

2）非線性系統。系統中只要某一部件具有非線性特性，這類系統就稱為非線性系統。

按系統時間變量特點：

1）如果系統控制過程中的輸入和輸出都是連續時間函數時，那么這類系統就稱為連續時間系統；

2）離散時間系統。在系統控制過程中有脈沖序列或者數字編碼信號時，那么這類系統就稱為離散時間系統。

如今隨著科學技術的迅猛發展，自動控制技術也得到長足發展，并廣泛應用于人類生產、生活的各個方面。

例如，在軍事方面，雷達能夠遠在千里之外發現目標并發出預警給部隊提供充足的時間完成防御或攻擊準備。導彈發射后能夠在指揮系統的指引下自動調整飛行狀態，自動識別并擊中目標完成任務；在航空航天方面，衛星發射進入太空中能夠自動調整姿態，進入預定軌道完成軍事和科研任務。

月球探測器在降落過程中能夠自動尋找理想的區域，控制降落姿態并安全著陸，為科研人員傳回大量珍貴的月面照片和科研數據；在防災減災方面，衛星遙感技術能夠及時發現諸如森林火災、泥石流、洪澇災害等自然災害，為救災部門提供及時準確的決策依據，將人員和財產損失降到最低；在工業生產方面，工業智能機器人的廣泛應用大大提高了企業的生產效率和產品的質量增強了企業的競爭力。

自動控制技術也與我們的生活密切相關。例如，每當夜幕降臨時，城市道路兩邊的路燈會由于周圍光線變暗自動開啟為人們照亮回家的路。當我們回家乘坐電梯時，只需按下數字按鍵就能把我們安全帶回家；當我們把家里的空調提前設置好溫度時，空調的自動控制系統就會始終將室內溫度維持在設置好的溫度，為我們提供一個舒適的環境；當我們用電飯煲蒸米飯時，只需把適量的水和米放入，過一段時間我們就能吃上香噴噴的米飯；當我們想看電影或出去旅行時，在網絡上就能購票，選座免去了排隊的苦惱。

商場、小區停車場的自動泊車系統，可以實時顯示車位的使用情況，方便人們停車。銀行、醫院、餐飲的自動叫號系統，免去了人們排長隊的辛苦和防止有人插隊的煩惱。

此外，自動控制技術還大量應用于機場航班信號指揮系統、110報警指揮系統、城市交通信號系統、鐵路的自動調度系統、電力系統等，類似的應用在我們的身邊還有很多。

總之，隨著科學技術的不斷進步，自動控制技術也將向更深、更廣的領域邁進，在人類現代生活中也將扮演越來越重要的角色，必將為人類社會進步做出更大貢獻。

參考文獻：

[1] 葉明超，黃海主編.自動控制原理與系統.2版.北京：北京理工大學出版社，2013.2.

[2] 楊智，范正平主編.自動控制原理.2版.北京：清華大學出版社，2014.