控制理論和控制工程的發(fā)展與應(yīng)用分析

劉春媛

摘要：在社會(huì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)步及發(fā)展的背景下，科學(xué)技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)也得到了相應(yīng)的發(fā)展。在這樣的勢(shì)態(tài)下，控制理論相關(guān)理論知識(shí)內(nèi)容不斷完善，并且控制工程科學(xué)開(kāi)始涉及各行各業(yè)，為各大企業(yè)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文在分析控制理論與控制工程發(fā)展的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)控制理論與控制工程的具體應(yīng)用進(jìn)行探究，希望以此為相關(guān)學(xué)科的研究及發(fā)展提供有效依據(jù)。

關(guān)鍵詞：控制理論和控制工程；發(fā)展；應(yīng)用

控制理論雖然起源于英國(guó)18世紀(jì)的技術(shù)革命時(shí)期，但是卻在二十一世紀(jì)被廣泛應(yīng)用。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，控制理論和控制工程被廣泛的應(yīng)用于相關(guān)工程企業(yè)當(dāng)中。在本篇文章里，筆者不僅分析了控制理論和控制工程的發(fā)展，還探索了控制理論和控制工程的應(yīng)用前景。

1 控制理論和控制工程的發(fā)展

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，帶動(dòng)著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。要想讓科學(xué)技術(shù)得到完善和發(fā)展，就必須得到控制工程與控制理論的支持。如今，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展前景下，控制理論和控制工程的發(fā)展可分為三個(gè)歷史發(fā)展時(shí)期，分別是第一歷史發(fā)展時(shí)期、第二歷史發(fā)展時(shí)期、第三歷史發(fā)展時(shí)期，在下文里，筆者針對(duì)控制工程和控制理論這三個(gè)歷史發(fā)展時(shí)期進(jìn)行分析探究。

1.1 控制理論和控制工程的第一歷史發(fā)展時(shí)期

控制理論和控制工程的第一歷史發(fā)展時(shí)期在20世紀(jì)40年代到20世紀(jì)60年代期間，在這第一歷史發(fā)展時(shí)期中，掀起了一陣古典控制理論的熱潮，該古典控制理論不僅解決了單輸出問(wèn)題，還解決了單輸入問(wèn)題。該古典控制理論是以傳遞函數(shù)特性分析法和頻率特性分析法作為參考依據(jù)，對(duì)系統(tǒng)層面進(jìn)行相關(guān)研究，控制理論主要研究的系統(tǒng)是線性系統(tǒng)。通過(guò)分析非線性系統(tǒng)不難發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)所使用的分析法為相平面法，使用的個(gè)數(shù)一般不會(huì)超過(guò)兩個(gè)，將該控制理論應(yīng)用于系統(tǒng)的生產(chǎn)當(dāng)中，可以有效地解決單輸出和單輸入等問(wèn)題。

1.2 控制工程與控制理論的第二歷史發(fā)展時(shí)期

控制工程與控制理論的第二歷史發(fā)展時(shí)期在20世紀(jì)60年代到70年代期間，第二歷史發(fā)展時(shí)期為空間技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展時(shí)期，在這一時(shí)期中，計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制工程之間相互融合，并且控制工程的性能得到了優(yōu)化。從而有限地實(shí)現(xiàn)了分析設(shè)計(jì)，除此之外，還促進(jìn)了多輸入、多輸出和非線性等系統(tǒng)的完善，使控制模式得到更好的優(yōu)化，是現(xiàn)代化控制工程與控制理論變得更加完善，更加科學(xué)。

1.3 控制工程與控制理論的第三歷史發(fā)展時(shí)期

控制理論和控制工程的第三歷史發(fā)展時(shí)期在20世紀(jì)70年代到當(dāng)前，控制工程與控制理論得到了很好的完善，從而逐漸趨向成熟。不管是系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，還是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案，都顯得非常的成熟，并且還能夠完成協(xié)調(diào)處理和分解方法的相關(guān)理論性基礎(chǔ)研究。智能控制相關(guān)理論是基于控制理論的基礎(chǔ)上，進(jìn)行進(jìn)一步的開(kāi)拓，讓其完成了信息的傳遞以及控制，使得人們的活動(dòng)更加便捷。目前，控制理論與及控制工程不僅具備有一個(gè)很好的發(fā)展前景，還具有一個(gè)非常好的應(yīng)用前景。

2 控制工程與控制理論的應(yīng)用

控制工程與控制理論的應(yīng)用核心為：以控制最優(yōu)為前提，充分滿足控制理論和控制工程的相應(yīng)約束條件，并且提出最優(yōu)的控制方案，在性能指標(biāo)極值范圍內(nèi)，使控制系統(tǒng)的系統(tǒng)性能做優(yōu)化。在應(yīng)用控制工程與控制理論的過(guò)程當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)涉及到兩大類研究策略，一種是PDI控制器，另外一種是Kalman濾波器；控制理論和控制工程在許多系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，通常都會(huì)使用這兩種策略。為了能夠讓控制理論和控制工程在系統(tǒng)中的應(yīng)用性更為穩(wěn)定，可以運(yùn)用線性模型來(lái)對(duì)其進(jìn)行分析和證實(shí)，上述兩種策略還可應(yīng)用于非線性系統(tǒng)中。據(jù)相關(guān)研究表明，通過(guò)利用控制理論和控制工程，進(jìn)一步對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行定量研究，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的全面解析?？刂乒こ膛c控制理論不僅被運(yùn)用于水槽內(nèi)部水位控制系統(tǒng)，還被運(yùn)用在電熱器控制系統(tǒng)和溫度器控制系統(tǒng)當(dāng)中，使其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制目標(biāo)，使儀器能夠充分發(fā)揮自身的作用。根據(jù)相關(guān)學(xué)者的研究表明，控制理論和控制工程的應(yīng)用，不僅需要對(duì)其進(jìn)行性質(zhì)層面分析和結(jié)構(gòu)層面分析，還需要對(duì)該控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)控。在應(yīng)用控制理論和控制工程的過(guò)程中，還需要重視應(yīng)用反饋概念，利用反饋概念，最大程度智能化控制系統(tǒng)，使控制系統(tǒng)的系統(tǒng)性能得到提高。充分將控制工程與控制理論和系統(tǒng)融合，這樣才能夠提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性，才能讓系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到保障。

3 控制理論與控制工程的具體探究

基于控制理論和控制工程應(yīng)用當(dāng)中，其核心內(nèi)容是最優(yōu)控制。在對(duì)最優(yōu)控制進(jìn)行研究的情況下，需充分滿足相對(duì)應(yīng)的約束條件，進(jìn)一步將最優(yōu)控制方案得出，進(jìn)一步在獲取性能指標(biāo)最大值及最小值的基礎(chǔ)上，使控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)效果?；诳刂评碚撆c控制工程應(yīng)用過(guò)程中，還會(huì)涉及兩類極具典型性的研究策略：其一為PDI控制器；其二為Ka1man濾波器。在諸多實(shí)際系統(tǒng)當(dāng)中，這兩種方法應(yīng)用較為廣泛，為了使投入應(yīng)用的系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到有效實(shí)現(xiàn)，通常需要利用線性模型加以證實(shí)。從具體層面分析，上述兩類方法還能夠應(yīng)用在非線性系統(tǒng)證明上，研究者對(duì)以控制理論及控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)的反饋機(jī)制加以利用，進(jìn)一步進(jìn)行定量研究便是結(jié)合了上述兩類方法。從現(xiàn)實(shí)生活層面分析，對(duì)于控制理論與控制工程來(lái)說(shuō)，在水槽內(nèi)水位的控制利用較為廣泛，同時(shí)在對(duì)電加熱器溫度的控制中也具有較為廣泛的應(yīng)用。其自動(dòng)控制主要是對(duì)自動(dòng)化的高度及溫度測(cè)試儀進(jìn)行了充分利用，進(jìn)一步使測(cè)控目標(biāo)得到有效實(shí)現(xiàn)。結(jié)合相關(guān)學(xué)者作出的研究，可以發(fā)現(xiàn)對(duì)控制理論進(jìn)行應(yīng)用，不但需要做好結(jié)構(gòu)及性質(zhì)層面的分析，還需要對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)加以調(diào)控。并且，反饋概念的應(yīng)用也尤為重要，通過(guò)反饋主要使控制系統(tǒng)在很大程度上實(shí)現(xiàn)了工程智能化，工程智能化將進(jìn)一步使工程相關(guān)系統(tǒng)的性能得到有效提升。除此之外，對(duì)于控制理論與控制工程來(lái)說(shuō)，在應(yīng)用方面是需要借助計(jì)算機(jī)技術(shù)及通信技術(shù)的。在充分融合計(jì)算機(jī)技術(shù)及通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，才能夠?yàn)槠髽I(yè)生產(chǎn)及系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性及安全性提供保障依據(jù)，進(jìn)一步使經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益得到有效實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

在本篇文章中，筆者簡(jiǎn)單地分析了控制理論和控制工程的各個(gè)發(fā)展階段，并且對(duì)控制理論和控制工程的應(yīng)用進(jìn)行探究。目前，控制理論和控制工程日趨成熟，基于通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，被運(yùn)用在各種控制系統(tǒng)當(dāng)中，令控制系統(tǒng)的運(yùn)行變得更加安全以及可靠。筆者相信，隨著控制理論和控制工程相關(guān)研究的不斷深入，控制理論和控制工程會(huì)在相輔相成的基礎(chǔ)上獲得共同發(fā)展，最終起到推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展的作用