探索控制理論與控制工程的發展與應用

魏玲

（遼寧工業大學電氣工程學院，遼寧 錦州 121001）

探索控制理論與控制工程的發展與應用

Explore the development and application of control theory and control engineering

魏玲

（遼寧工業大學電氣工程學院，遼寧 錦州 121001）

近幾年來，伴隨著科學技術的高速發展，控制理論與控制工程得以在諸多領域運用，其中不僅涉及到工業、農業，還關系到交通運輸業等傳統領域，并且在未來發展過程當中，其也會像生物、信息、通訊等諸多領域。在本文的研究過程當中，筆者將立足于現狀，深入探討控制理論和控制工程的發展形勢，進而提出應用策略，希望能夠在一定程度上起到借鑒價值。

控制理論；控制工程；發展；應用

近幾年來，伴隨著社會化進程的不斷推進，再加上科學技術的迅猛發展，使得控制理論的相關基礎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域當中得到有效地運用。

1 控制理論與控制工程的產生

控制理論對于人類社會有著不容小覷的重要作用，在社會當中的地位也是不言而喻的。控制理論誕生時間為英國技術革命，并且在通信技術的不斷發展前提之下，相關工程師不斷研究出來關于控制理論的新的分析方法，使得相應的控制系統相關條件具有一定的穩定性。

從整體環境上來進行分析，能夠看出來，由于信息與科學技術始終處于一個不斷變化發展的過程當中，所以控制理論和控制工程的有關內容也在不斷完善的過程之中，不斷涌現出來的智能控制理論、基礎性技術理論等，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展

第一階段：20世紀40～60年代，在對于這一時期進行研究的時候，我們可以將控制理論與控制工程概括為古典控制理論時期。從整體上來看，古典控制理論時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。在對于上述兩種問題來進行解決的過程當中，所涉及到的主要的方法有傳遞函數、根軌跡、頻率特性。值得注意的是，在這一個時期，絕大多數研究都是線性定常系統，對于非線性系統的研究所使用的相平面法變量不會超過兩個。綜上來看，對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60～70年代，即現代控制控制理論時期。從這一階段的實際狀況來看，由于空間技術應用形式良好，所以使得控制理論的發展也顯現的較為顯著，并且其發展當中所存在的特征是高性能。對于數學計算機的運用達到了一個嶄新的階段，這一過程當中所出現的控制問題具有一定的復雜性，在客觀上為現代控制理論注入了活力與價值。控制理論在這一個階段想著“大系統理論”方面發展，這其中秉承著控制和信息的觀點，研究各種大系統的結構方案，逐漸研制出來某些仿人只能的工程控制和信息處理系統。

第三階段：20世紀70年代至今，主要是大系統理論和智能控制時期。首先，從前者這一方面來看，主要的立足點在于控制理論自身的拓展，通過展開控制與信息兩個方面的觀點，來對于大系統的結構以及設計方案來進行分析。其次，從后者這一方面來看，主要針對于控制理論深層次上的挖掘，對于人類智能活動進行傳遞。在這一階段當中，最具有代表性的就是智能機器人的發明。這也將該理論研究提升到一個新的層面上來，使得用自然語言進行人機對話成為智能控制當中一個重要的研究所在，控制理論的發展，使得人們能夠從繁重的體力勞動當中解放出來，從而也不斷地從復雜的腦力勞動當中解脫出來，逐漸深入到家庭生活當中的機器人是一個有力的證明。控制理論的發展過程反映了人類從機械化時代進入電氣化時代，并且繼續走向自動化、信息化和智能化時代。

3 控制理論與控制工程的應用

3.1 理論層面

在21世紀科學與技術發展的背景之下，3C技術的應用受到了廣泛的關注。

所謂3C技術就是我們所說的計算機技術、通信技術和控制技術，三者之間有著密切的聯系，協同作用，所以控制學科已經逐漸發展成為一門基礎性的學科。而且控制理論和控制工程當中所蘊含的系統結構、系統穩定、系統智能和系統反饋等理論思想，不僅在自然科學當中的各個領域有著極為廣泛的應用，還滲透到了人文的科學當中來。所以，從某種程度上來說，控制理論已經不再單純是一門學科，而可以看作是一種哲學、世界觀和方法論。

從理論層面上來講，關于控制理論和控制工程在應用的過程當中所需要遵循的概念有兩個。

（1）系統概念。在當前全球經濟一體化的背景之下，系統問題已經成為社會各界關注的焦點所在，尤其是針對社會當中所存在的某些復雜系統而言，系統問題的解決不容小覷，這也是控制理論發展和完善的必然趨勢。因此，對于控制理論和控制工程來說，不僅要進行結構性和性質方面的研究，還要對于整體的系統運行進行調控。

（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別于其他領域的重要區別之一。反饋概念的存在能夠使得控制系統具備人類智能化的特點，進而提高工作效率。

3.2 實踐層面

首先，應當實現最優控制，可以說，這是控制理論和控制工程應用的核心所在，主要強調的就是立足于一定的約束條件，根據現實狀況的需要，選擇最佳的控制策略。從以往的實踐經驗來看，這樣一種應用方式能夠使得性能指標實現極大化或者及消化，從而使得系統控制通過基本條件以及綜合方法取得最優的效果。

其次，PDI控制器和Kalman濾波器的研究方法要科學化、系統化，上述二者也是控制理論和控制工程的典型研究方法，在實際系統當中得到了廣泛的應用。這兩種方法不僅能夠應用于線性模型，還能夠應用到很多非線性模型當中。

4 結語

總的來說，經濟與科學技術的發展使得控制理論和控制工程擁有良好的發展趨勢，并且處于不斷完善的過程當中，由以往的傳統領域轉向了新興的領域。在未來發展當中，應當進一步重視控制理論與控制工程的特性，采用嶄新的發展思路，使其能夠有效應用于更多的領域當中，為社會發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行業3強

表10 2014中國塑機輔機及配套件行業5強

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10.13520/j.cnki.rpte.2016.04.012

魏玲（1972-），女，博士，副教授，研究方向為控制理論與控制工程。

2015-12-23