淺談自動(dòng)控制理論的發(fā)展

王傳軍

(河北工業(yè)大學(xué),天津 300131)

在近一個(gè)世紀(jì)里,自動(dòng)控制理論發(fā)生了極大的變化,對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,自動(dòng)控制技術(shù)在不斷進(jìn)步,不斷改進(jìn),控制理論的發(fā)展向著更深入和更廣泛的領(lǐng)域進(jìn)發(fā),無論是在理論基礎(chǔ)、數(shù)學(xué)工具,或在研究方法上都有一個(gè)實(shí)質(zhì)性的飛躍,控制學(xué)科研究展現(xiàn)出蓬勃的生命力,激發(fā)和擴(kuò)大人們的思維方式,引導(dǎo)人們探索自然更深刻的運(yùn)動(dòng)機(jī)理。自動(dòng)控制理論的不斷發(fā)展,必將提高社會(huì)生產(chǎn)力,改善人民生活水平,促進(jìn)人類的發(fā)展。

1 自動(dòng)控制理論的概念

自動(dòng)控制不同于以往的手動(dòng)控制,它采用附加的自動(dòng)控制設(shè)備對(duì)機(jī)器或生產(chǎn)過程的狀態(tài)或參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)的運(yùn)作。按照預(yù)定的規(guī)則運(yùn)行,以取代手動(dòng)操作以達(dá)到預(yù)期的性能或狀態(tài)指數(shù),自動(dòng)控制技術(shù)能有效地提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)效率。在惡劣的環(huán)境下,產(chǎn)品的質(zhì)量可以取代人工操作。自動(dòng)控制理論的核心是“系統(tǒng)”、“反饋”。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)是全球范圍內(nèi)的越來越多的研究復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)或復(fù)雜性科學(xué),并分析系統(tǒng)的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)以及控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的控制理論。自動(dòng)控制理論是目前常用的控制系統(tǒng),在生產(chǎn)和生活中都是比較常見的,因此在科技發(fā)展過程中需要對(duì)整體的理論進(jìn)行分析,了解整體的發(fā)展流程,提升科技水平。

2 自動(dòng)控制理論的四個(gè)發(fā)展階段

自動(dòng)控制理論的發(fā)展大致可分為四個(gè)階段:

2.1 經(jīng)典控制理論

經(jīng)典控制理論的應(yīng)用最早開始與1788年飛機(jī)的發(fā)明使其,該時(shí)期瓦特制造出第一個(gè)飛錘調(diào)速器,開始出現(xiàn)自動(dòng)控制的構(gòu)想,形成初步規(guī)模是在20世紀(jì)40年代。反饋控制裝置初期應(yīng)用國(guó)家為希臘,在公元前300多年前就已經(jīng)開始進(jìn)行使用,在油燈中應(yīng)用該技術(shù)調(diào)整浮子調(diào)節(jié)器高度,從而使的油燈油面能夠保持一致,實(shí)現(xiàn)自主控制,避免人工的管理。1932年,奈奎斯特根據(jù)頻率穩(wěn)定性判斷,給出新的自動(dòng)控制理論,負(fù)反饋系統(tǒng)可以直接自動(dòng)分析頻率的大小,從而確定反饋結(jié)果。其后,疑問四利用根軌跡設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)于參數(shù)的變換處理,從而更好地保證其性能的完好性。

2.2 現(xiàn)代控制理論階段

進(jìn)入現(xiàn)代發(fā)展時(shí)期,計(jì)算機(jī)技術(shù)逐漸開始發(fā)展,信息化數(shù)字技術(shù)成為現(xiàn)代控制理論發(fā)展的主旋律,貝爾曼利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃理論,建立新的發(fā)展基礎(chǔ),極大值原理等都是現(xiàn)代控制理論發(fā)展的重要基礎(chǔ),特別計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的過程,零部件控制更加精準(zhǔn),運(yùn)行速度更快。

2.3 大系統(tǒng)控制理論階段

上世紀(jì)70年代,新型控制方法興趣,利用傳統(tǒng)矩陣創(chuàng)建的數(shù)學(xué)模式來分析不同變量下的數(shù)據(jù)變化系統(tǒng),通過設(shè)定多條件模擬功能,在不同情況下得出不同的反饋的自適應(yīng)控制理論,處理復(fù)雜數(shù)學(xué)模型中存在較多不確定因素的魯棒控制器等,都是大系統(tǒng)控制理論發(fā)展的重要節(jié)點(diǎn)。

2.4 智能控制階段

智能控制理論是現(xiàn)階段發(fā)展的主流方向,是指可以按照人類的思維模式進(jìn)行分析的高科技系統(tǒng)類型,利用對(duì)實(shí)際情況的分析,更快的處理問題,作出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)測(cè)試,從而解決復(fù)雜操作的技術(shù)。本文系統(tǒng)的被控制對(duì)象相對(duì)比較復(fù)雜,模型中存在中現(xiàn)實(shí)因素的分析,因此不確定性較強(qiáng),所有的信息均為非線性數(shù)據(jù),因此必須使用大量的傳感器,更快更好的感知外界信號(hào),從而做出準(zhǔn)確的判斷,在龐大的數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行搜索,做出相應(yīng)的判斷處理動(dòng)作。

3 結(jié)語

綜上所述,在工程技術(shù)領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注的自動(dòng)控制理論,通過經(jīng)典理論和現(xiàn)代控制理論的發(fā)展,到今天的高度智能化的控制是必然的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,智能控制是一個(gè)新的研究領(lǐng)域,涉及領(lǐng)域極廣,可開展技術(shù)研究和不同方向的應(yīng)用理論研究,促進(jìn)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展。事實(shí)上,經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論的組合已經(jīng)產(chǎn)生了各種復(fù)雜控制理論。隨著人們對(duì)復(fù)雜控制系統(tǒng)認(rèn)識(shí)的加深,控制理論發(fā)展的空間和前景將更加廣闊。

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