试论自动控制工程基础与应用

陈鹏元（山东科技大学,山东　青岛　271000）

试论自动控制工程基础与应用

陈鹏元
（山东科技大学,山东青岛271000）

摘要：自动控制工程基础是机电专业中的基础内容，自动控制理论主要研究的是自动控制系统组成和设计等部分的基础性理论知识。近年来自动控制技术已经广泛的应用于工控制方面，在军事、航海等方面也发挥出了重要的作用。本文主要对自动控制工程基础和应用进行了分析和研究。

关键词：自动控制工程；基础；应用

0　前言

自动控制系统通常都是由对象和控制装置两个部分组成的，多年来控制工程基础课程方面仍然存在着一些问题。自动控制作为一门专业课程，近年来随着科学技术的发展也得到了一定的发展和广泛的应用，已经成为了新技术、新产业当中的重要点之一。自动控制理论的发展和应用将会彻底的使劳动发生改变，提升劳动生产力和产品的质量，达到节省资源的目的。

1　自动控制概述

自动控制是由控制对象和控制装置两个部分组成的。主要包含了以下三种控制方式：首先是闭环负反馈控制，这种控制方式主要依靠系统接受偏差信号，用偏差信号来起到控制的作用，它的结构比较复杂，但同时也具有较高的控制精准度。其次是开环控制和复合控制，复合控制是由开、闭环组成的，有着两种控制的综合性优势。

自动控制作为一门学科，在近年来得到了广泛的应用对我国的信息化建设有着重要的作用。自动控制理论的发展与应用有可能会改变人类的劳动力，使得劳动生产率得到大幅度的提升，同时提升产品的质量，节省资源，将会在未来得到更加广泛的应用。

1.1自动控制系统种类

自动控制系统是十分复杂的，当中包含了很多不同的类型。控制系统的结构和参数等会随着时间的变化而在系统中产生不同的变化，系统为定常系统。此外，一些结构和参数等不随着时间变化的系统则是线性定常系统，这种系统是十分重要的系统，近年来我国已经对此进行了详细的分析和研究，形成了成熟的研究成果。

1.2自动控制理论的发展历程

自动控制理论是在人类的不断发展和实践中而得来的，并随着科学技术的进步而得到了进一步的完善。上个世纪科学技术和生产力的发展，在非线性系统等方面出现很多的系统控制问题。现代化控制理论中常常会使用到其他的一些空间系统发展，只有通过自动控制才能实现对行业的了解和自动化理论的了解。自动控制理论的发展经历了三个不同的时期，一是经典控制理论，二是现代控制理论，三是智能控制理论。

1.3模拟控制系统、计算机控制系统

对于模拟式控制系统来说，它的调节器是由模拟部件来实现的，当中的信号都是根据事件的变化而连续变化的，可以随意取值模拟。而计算机控制系统中，控制器全部是通过计算机来实现的，这种系统的执行部件和控制对象的信号通常都是根据事件变化的模拟量。对于控制系统来说，一定要建立相关的数学数据模型，以此来利用解析法以及实验分析法来建立一种关系，并对其进行分析研究。另外微分方式是控制系统的一种基本的方法，控制系统具有多样性，因此控制系统的微分表现方式也存在很大的不同。

2　自动控制系统模型

在进行自动控制系统的设计和分析中，应建立起相同的数字模型，可以根据系统运动过程的原理等来建立起一种关系，使得更加方便分析和理解。控制系统中的数学模型、离散系统分析等内容所强调的都是物理概念和实际的应用。建立自动控制系统的数学模型首先应正确的理解拉氏变换和拉氏反变化概念及其基本原理等[1]。对动态结构图有着正确的理解，同时能由系统微分方程组来画出基本的动态结构图。应正确的理解传递函数的意义，对结构变化等能熟练的掌握，对一些比较常见的系统经过结构变换图，使传递函数得出值。其次，应熟练掌握微分方程和传递函数。熟悉函数的特征和概念。数学模型本就是比较抽象的模型，利用数学模型能便于在理论研究上得到统一的属性。

3　分析法和研究系统

线性系统能分为最小相位系统和非线性系统，我们主要对系统分析的基本方法进行了详细的分析，系统分析就是在给系统结构、参数和工作条件下，对其数学模型进行研究。当中含有稳定和动态性能的分析，主要看其是否能达到规定的要求，并分析这些参数变化和动态性能的影响，使其满足设计自动控制系统的要求，当有系统不能满足要求时，就应当找到解决系统控制性能的方式[2]。

4　系统数学模型

数学模型是对系统进行理论分析研究时的主要依据。控制系统的数学模型通常都有很多种类，一般来说微分方程、传递函数等比较常用。不同的数学模型之间可以进行相互转换。微分方程是用来描述控制系统动态特性的最基础方式之一，传递函数则是在初始条件下对线性定常系统的传递函数。

（1）机理分析法。机理分析法的机理比较清晰，应用的范围较广，但同时要求对象特性也比较清晰。

（2）实验测试法。这种方法对对象的特性清晰没有过高的要求，只要有输入和输出数据就可以，但实验测试法则受到适用面的限制。

（3）结合法。结合法也就是上述两种方法的结合，一般来说，用机理分析法来确定结构，然后使用实验测试法来确定参数，使两种方法的优势都得到充分的发挥，并克服当中的缺点和限制。

有着积分作用的控制器，在单方面的信号偏差作用下，导致控制器脱离了正常的工作状态，并进入另一种深度饱和的状态。想要控制饱和状态出现，应在控制器输出达到输出范围的上下限时，去掉积分作用，迫使积分作用输出不再持续上升[3]。

5　结语

本文主要对自动控制的基本理论和方法进行了分析，并引入了一些相关的新知识和新技术，充分的体现出了时代变化的特征，利用基本的控制理论和概念介绍控制论的对象和任务。通过这样的方式来使我们在控制系统的观点上不再是传统的静态观点和局部观点，而是从整体上得到锻炼，帮助我们从整体系统中进行信息的传递，并形成动态行为。

参考文献：

[1]温艳芬,李化民,周胜利.工业控制用计算机[J].工业计量,2014，04(01):15-19.

[2]姚坤弟.计算机软硬件系统应用于工业控制[J].洪都科技,2010,05(02):30-33.

[3]倪慧君,马光.嵌入式汇编在工业控制上位机中的应用[J].山东电力技术,2012,05(01):51-55.