控制理论与控制工程的发展与应用

汽机后 ， 把 离心式飞锤调 速器 原理 应用到蒸汽 机转速控制 中， 理论应 用于调速系统稳定性 问题的研 究上来。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
到人文科学中。 所 以有专家认为控制理论 已不单纯只是一 门学
控制理论和控制 工程具有基本 概念 的普适性和独特 性等
标志着 以蒸汽为原动力的机 械化 时代到来 。 之后工程界把 控制 科， 而是发展 成为哲学、 世界观和方法论。 随着通讯 和技术 处理技 术的快速 发展 ，电气 工程 师们研 特点， 且在其应用中的关键与核心主要是两个概 念：
・
设 计 分 析
控制理论与控制工程 的发展与应用
孙 峥‘ 。 。 （ １ ． 河 北联合大学， 河 北 唐山 ０ ６ ３ ０ ０ ０ ： ２ ． 唐山 市 燃气集团 有限 公 司， 河 北 唐山 ０ ６ ３ ０ ０ ０ ）
摘 要： 控制理论作为二十世纪的三项科学革命之一， 在现代科学技术及计算机技术快速发展 的背景下不断发展和完善， 在促进各 个领域
一
时期随着 空间技 术的发 展 ， 控 制理论 逐渐 向高性能方 向发
（ ２ ） “ 两种研 究方 法”， Ｉ Ｐ Ｐ Ｄ Ｉ 控 制器￣ Ｉ Ｋ ａ ｌ ｍ ａ ｎ 滤波器 。 Ｐ Ｄ Ｉ
展， 主要是对 相对 复杂问题进行解决 。 充分 使用数学计算机进 控制器￥ １ Ｋ ａ ｌ ｍ ａ ｎ 滤波器作为控制理论与控制工程 的典型研究 行分析设计和实 时控制 ， 这一过 程中出现 的非线性、 时变、 多输 方法 ， 在 实际系统 中得到广泛 的应用 。 这两种方法不仅可 以应 出多输 入等相对 比较 复杂的系统控制 问题已远远超 出了古典控 用于线 性模 型， 而且还 可以应用到很多非线 性系统的证明中。 制 理论的范围， 为此 提出了最 优控制 方法 ， 随后又 产生 白适 应 庞特里亚金的极大值 原理 。 控 制时期。 大 系统理论主要是对控 制理论广度 的拓展， 利用控
１控制理论与控制工程的发展
１ ． １控制理论的产生
术 和控制技 术， 且计 算机技 术是中心 ， 通信 技术是 关键 ， 控制 技 术是根本 ， 所 以控制学科 已发 展成为一 门基础学科 。 而且控
控制理论作为一 门应用性很强的学科， 其产生可 以追溯到 制 理论和控制工程 中的系 统结构 、 系统稳定、系统智能、系统 十八世纪中叶英国的第一次技 术革命中。 瓦特 于１ ７ ６ ５ 年发 明蒸 反馈等理论思想 除了在 自然科学各领域有广泛 应用外， 还渗透
究 出了以实验为基础 的频域响应分析法， 美国贝尔实验室 工程
第一， 系统概 念。 随着社会经济的发展 ， 系统问题 已成为社
师奈 奎斯特 于１ ９ ３ ２ 年发表 的 《 反馈放 大器稳定性 》 一文中， 提 会关注的焦 点和热点， 特别是社会 中的复杂系统及科学课题 ，
出系统稳定性奈 奎斯特判据， 后来被推广到条件稳定性和开环 这是控制理论发 展和完善 的必然趋 势， 控制理论和控制工程 除
的发 展中有 着至 关重要 的作用 ， 可 以说 控制 理论与控 制工程 广泛应用到 各 行各 业是 时代 发展 的潮流趋 势。 本 文就 此分析 了 控 制理论 与控制
工程的发展与应用， 旨 在给相关科研人员进行难题突破提供一定的参考。
关键 词： 控制 理论 ； 控制工程 ； 发展 与应 用
到工业、 农业、 交通运输业等传统领域， 而且逐步渗透 到生物、 的工程控制和信息处理 系统 ， 其代表就是智能机器人的发明。 信息、通讯等新兴领域 。 因此 ， 把控制理论与控 制工程有 效的 ２ 控 制理论与控 制工程 的应用 应 用到更多的问题解决中， 已成为相关科研人员进行 问题 解决 ２ ． １控制理论不只是－ －Ｉ ７ 学科， 是哲学， 是世界观 。 是方法论 的关 键 手 段 。 二十一世纪 比较流行的是３ ｃ 技术 ， 即计算机技 术、 通信技
不稳定研究 上。 控制创始人维纳在 总结前人 的成果基础 上， 写 了要进行结构和性质研究 外， 更要对系统运行进行调控。 成《 控制论一 一或关于在动物和 机器 中控制 和通讯 的科学》一 第 二， 反馈概念。 这一概念是控制理论的核心， 是 区别于其 他学科及理论应用的根本。 反馈 可以让控制系统尽可能的具 备 人类 智能的特点 ， 可以对实际应用过程 中的数据 、 结构等不确
文， 奠定了控制理论基础 。
１ ． ２控制理论与控制工程的发展
一
第一阶段： 二十世 纪４ ０ ６ ０ 年代 ， 即古典控 制理论时期。 这 定 因素进行监控和调整， 提高工作 效率 。
时期， 主要是对单输入单输出问题进行解决， 而解 决这些问题 ２ ． ２ “ 一种 控制 ， 两种 研究方 法 。 三种系统 ” 的应用 （ １ ） “ 一种控制 ”， 即最优 控制 。 最优控 制是控 制理论和 控
所 运用到的方法主要有传递函数、 根轨迹、 频率特性等， 且大多
数研 究的是是线 性定常系统， 而对非线性 系统研究使用 的相平 制 工程 应用的核心 内容， 主要就是在满足一定 的约束条件基础 面 法变量不超过两个， 该控制理论能有效 的解决生 产过 程中的 上， 选择最 优控制 策略， 使性 能指标极 大化 或者极小化 ， 让 系 单输入单输 出问题。 其代表有 １ ９ ４ ５ 年伯德提 出的伯德图法等 。 统控制通 过基本条件及综合方法 （ 就 是受控 的运动过程或动力 第二 阶段 ： 二十世纪６ ０ ７ ０ 年代 ， 即现代控制理论 时期 。 这 学系统 ） 取得最优化效果。
对各种大系统的结构、 设计、 方案等技术理论 二十世纪产生的相对论、 量 子论和控制论并称为三项科学 制 和信息的观 点，
智能化控制主要是对 控制理论深度 的开掘 ， 对人类 革命， 是人类 进一步认识客观世界的重要 理论 。 随着现代科学 进 行研 究；
技术及计算机技 术的不断进 步， 控制理论与控制 工程 不仅涉及 智能活 动和 信息传递控制规律等进行研 究， 并 研制出仿人智能