淺談自動控制理論的發展

王傳軍

(河北工業大學,天津 300131)

在近一個世紀里,自動控制理論發生了極大的變化,對人類社會產生了深遠的影響。隨著社會生產和科學技術的發展,自動控制技術在不斷進步,不斷改進,控制理論的發展向著更深入和更廣泛的領域進發,無論是在理論基礎、數學工具,或在研究方法上都有一個實質性的飛躍,控制學科研究展現出蓬勃的生命力,激發和擴大人們的思維方式,引導人們探索自然更深刻的運動機理。自動控制理論的不斷發展,必將提高社會生產力,改善人民生活水平,促進人類的發展。

1 自動控制理論的概念

自動控制不同于以往的手動控制,它采用附加的自動控制設備對機器或生產過程的狀態或參數進行自動的運作。按照預定的規則運行,以取代手動操作以達到預期的性能或狀態指數,自動控制技術能有效地提高企業的經濟效益和生產效率。在惡劣的環境下,產品的質量可以取代人工操作。自動控制理論的核心是“系統”、“反饋”。現代科學技術發展的必然趨勢是全球范圍內的越來越多的研究復雜系統科學或復雜性科學,并分析系統的性質和結構以及控制系統的運動狀態的控制理論。自動控制理論是目前常用的控制系統,在生產和生活中都是比較常見的,因此在科技發展過程中需要對整體的理論進行分析,了解整體的發展流程,提升科技水平。

2 自動控制理論的四個發展階段

自動控制理論的發展大致可分為四個階段:

2.1 經典控制理論

經典控制理論的應用最早開始與1788年飛機的發明使其,該時期瓦特制造出第一個飛錘調速器,開始出現自動控制的構想,形成初步規模是在20世紀40年代。反饋控制裝置初期應用國家為希臘,在公元前300多年前就已經開始進行使用,在油燈中應用該技術調整浮子調節器高度,從而使的油燈油面能夠保持一致,實現自主控制,避免人工的管理。1932年,奈奎斯特根據頻率穩定性判斷,給出新的自動控制理論,負反饋系統可以直接自動分析頻率的大小,從而確定反饋結果。其后,疑問四利用根軌跡設計實現對于參數的變換處理,從而更好地保證其性能的完好性。

2.2 現代控制理論階段

進入現代發展時期,計算機技術逐漸開始發展,信息化數字技術成為現代控制理論發展的主旋律,貝爾曼利用動態規劃理論,建立新的發展基礎,極大值原理等都是現代控制理論發展的重要基礎,特別計算機技術發展的過程,零部件控制更加精準,運行速度更快。

2.3 大系統控制理論階段

上世紀70年代,新型控制方法興趣,利用傳統矩陣創建的數學模式來分析不同變量下的數據變化系統,通過設定多條件模擬功能,在不同情況下得出不同的反饋的自適應控制理論,處理復雜數學模型中存在較多不確定因素的魯棒控制器等,都是大系統控制理論發展的重要節點。

2.4 智能控制階段

智能控制理論是現階段發展的主流方向,是指可以按照人類的思維模式進行分析的高科技系統類型,利用對實際情況的分析,更快的處理問題,作出相應的應對測試,從而解決復雜操作的技術。本文系統的被控制對象相對比較復雜,模型中存在中現實因素的分析,因此不確定性較強,所有的信息均為非線性數據,因此必須使用大量的傳感器,更快更好的感知外界信號,從而做出準確的判斷,在龐大的數據庫中進行搜索,做出相應的判斷處理動作。

3 結語

綜上所述,在工程技術領域受到廣泛關注的自動控制理論,通過經典理論和現代控制理論的發展,到今天的高度智能化的控制是必然的發展和科學技術的進步,智能控制是一個新的研究領域,涉及領域極廣,可開展技術研究和不同方向的應用理論研究,促進科學技術的快速發展。事實上,經典控制理論、現代控制理論和智能控制理論的組合已經產生了各種復雜控制理論。隨著人們對復雜控制系統認識的加深,控制理論發展的空間和前景將更加廣闊。

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