淺析自動控制系統的理論性及發展現狀

宋忠江，郭睿

（蘭州大學信息科學與工程學院，甘肅蘭州，730000）

1 自動化控制的概念

自動控制的定義是，在沒有人直接參與的條件下，利用控制器使被控對象（如機器、設備或生產過程）的某些物理量或工作狀態能自動的按照預定的規律變化或運行[1]，它是相對于人工控制而言的，是自動控制工程科學的重要核心。自動控制系統實際上是一個反饋系統，它利用反饋對動態系統的自動影響，以使得輸出值不斷向理想值接近。從這種應用方法角度來看，自動控制系統是以數學中的系統理論和函數方法為基礎的[2]。在現代科學技術的眾多領域中，自動控制也起到了越來越重要的作用。它能夠將人類從復雜并且繁瑣的勞動活動中解放出來，這樣在很大程度上提高了生產效率，并且降低了生產過程中可能會出現的危害性和危險性，極大的增強了人類認識世界與改造世界的能力。自動控制系統的廣泛應用，不僅能使生產設備及生產過程實現自動化，而且能極大的提高生產質量及生產效率，改善了過程條件。并且，在人類社會的持續進步與新能源、新技術的不斷開發過程中也起到了極其重要的作用?？梢灶A知，自動化控制技術還會再進一步的發展，并且會在更加寬闊的領域內發揮到它獨特的作用。

自動化控制系統，指的是能夠實現自動控制工作狀態和工作任務的系統，主要包括五個部分：被控對象、測量元件、比較機構、放大機構及執行元件。此外，為了改善系統的自動控制靜態與動態的能力，通常還會加入自動校正的裝置。在自動控制系統中，信號的傳遞都有一個閉合的回路。被控對象經過反饋環節，作用到系統的輸入端，并與輸入信號作減法運算，然后利用所得到的誤差信號對系統狀態進行把控。

上文提及，由于自動化控制系統是以信號中的系統理論和數學中的函數方法為基礎的]，所以它可歸為三大類別，分別是恒值控制系統、隨動控制系統及程序控制系統。若系統函數給定值不變，即要求輸出量按照一定的精度要求來接近理想值，這種系統稱為恒值控制系統；若給定值或者輸出按照未知的時間函數關系變化，則稱為隨動控制系統；若給定值或者輸出按照已知時間函數變化，則稱為程序控制系統[3]。

圖1 閉環自動控制系統方框圖

2 自動控制的發展現狀

伴隨著其他自動控制應用領域的持續進步，自動控制技術發展至今，受到了來自各個領域技術的加持，已經經歷過了多個發展階段。但是自動控制在持續發展的過程中，也存在著許多難題，使得自動控制的實際應用受到了一定的局限。

其一，由于自動控制技術是以信號的系統理論和數學中的函數理論作為理論支撐的，但是由于實際的自動控制技術的應用情況大多比較復雜，比較苛刻模糊，導致很難精確的計算出實際應用中的數學模型與系統函數，所以造成自動控制技術的應用存在著很大的局限。

其二，由于自動控制技術的提出是基于許多的理論基礎之上的，這些基礎理論大多又是建立在許多的理想條件的前提下的。但是在實際應用中不可能做到條件特別理想，總是會和這些前提相違，所以導致自動控制技術的實際應用環境和理論中的理想條件不符，控制效果會有很大的影響[4]。

人們在研究自動控制技術的同時，也在盡力克服以上兩個實際應用的局限性。隨著其他現代技術的日益成熟，自動控制技術也在不斷的進行自我完善與進步，由此自動控制理論的發展經歷了三個主要階段，分別為經典控制理論、現代控制理論及智能控制理論?，F筆者主要介紹一下當前自動控制理論的發展情況，即所謂的智能控制理論。

智能控制的大概定義是，通過驅使智能機器或者智能設備自主的實現其控制目標的過程，它是一種完全不需要人類進行干預的自動控制技術，完全能通過機器自主學習來實現控制效果。智能控制理論是一門多學科交叉產生的邊緣新興技術，它擁有與經典控制理論和現代控制理論所截然不同的工作方式與控制方式，是一種真正意義上的全自動控制，從根源上將人類從復雜、繁瑣、危險的工作環境中徹底解放。在早期，經典控制理論與現代控制理論都一定程度上受到了上文所提及的兩個發展局限性，而智能控制理論能夠比較好的規避這些缺點與不足。

智能控制技術的理論核心與之前兩種理論有截然的不同。經典控制理論和現代控制理論都著重于研究實際情況中的系統模型，找出其中的深度數學函數。這樣自然就會有上文所提及的兩個局限性。因為有些應用條件比較苛刻模糊，很難尋找到所研究事物的內在的數學模型，而且實際情況大多與理論前提有出入，所以經典控制理論與現代控制理論的發展都受到了一定的阻礙。而智能控制技術卻與其他理論有截然不同，它不著力于研究系統的函數模型，而是聚焦于研究智能機器與智能設備的個體上去。通過研究智能設備對周圍環境的感知與自主判斷能力，自主的去學習認識周圍事物，并且在智能機器自身上儲備所謂的“學習經驗”，并建立數據庫。以所儲備的“知識”作為基礎，智能設備能自主實現決策和工作，實現真正的自主解決實際問題的應用。

3 結論

自動控制技術的進一步革新將顯得尤為重要，自動控制系統的發展將帶來全球性的改變。因此應對自動控制技術進行進一步的探究并把握其發展方向，并將自動控制發展到一個新的應用高度，實現自動控制理論在更多領域的更靈活的應用，從而為社會經濟的發展、人類生活水平的提高提供不竭動力。

參考文獻

[1]趙昌贛.自動控制理論、發展與應用研究[J].電子制作,2015(07):184.

[2]陳效堃.自動控制理論的發展與專業前景[J].科技經濟導刊,2016(36):48.

[3]張鐘俊,沈錦泉.自動控制發展概況[J].信息與控制,1978(02):57-62.

[4]K.J.Astroem.自動控制理論的發展趨勢[J].國外自動化,1980(06):10-14.