探索控制理论与控制工程的发展与应用

魏玲

（辽宁工业大学电气工程学院，辽宁 锦州 121001）

探索控制理论与控制工程的发展与应用

Explore the development and application of control theory and control engineering

魏玲

（辽宁工业大学电气工程学院，辽宁 锦州 121001）

近几年来，伴随着科学技术的高速发展，控制理论与控制工程得以在诸多领域运用，其中不仅涉及到工业、农业，还关系到交通运输业等传统领域，并且在未来发展过程当中，其也会像生物、信息、通讯等诸多领域。在本文的研究过程当中，笔者将立足于现状，深入探讨控制理论和控制工程的发展形势，进而提出应用策略，希望能够在一定程度上起到借鉴价值。

控制理论；控制工程；发展；应用

近几年来，伴随着社会化进程的不断推进，再加上科学技术的迅猛发展，使得控制理论的相关基础条件得到了较大的飞跃，并且控制理论和工程能够在诸多领域当中得到有效地运用。

1 控制理论与控制工程的产生

控制理论对于人类社会有着不容小觑的重要作用，在社会当中的地位也是不言而喻的。控制理论诞生时间为英国技术革命，并且在通信技术的不断发展前提之下，相关工程师不断研究出来关于控制理论的新的分析方法，使得相应的控制系统相关条件具有一定的稳定性。

从整体环境上来进行分析，能够看出来，由于信息与科学技术始终处于一个不断变化发展的过程当中，所以控制理论和控制工程的有关内容也在不断完善的过程之中，不断涌现出来的智能控制理论、基础性技术理论等，都是在原有控制理论层面上的延伸。

2 控制理论与控制工程的发展

第一阶段：20世纪40～60年代，在对于这一时期进行研究的时候，我们可以将控制理论与控制工程概括为古典控制理论时期。从整体上来看，古典控制理论时期所涉及到的问题主要有两种，一种是单输入，另一种则是单输出。在对于上述两种问题来进行解决的过程当中，所涉及到的主要的方法有传递函数、根轨迹、频率特性。值得注意的是，在这一个时期，绝大多数研究都是线性定常系统，对于非线性系统的研究所使用的相平面法变量不会超过两个。综上来看，对于这样一种控制理论，其能够有效解决输入与输出问题。

第二阶段：20世纪60～70年代，即现代控制控制理论时期。从这一阶段的实际状况来看，由于空间技术应用形式良好，所以使得控制理论的发展也显现的较为显著，并且其发展当中所存在的特征是高性能。对于数学计算机的运用达到了一个崭新的阶段，这一过程当中所出现的控制问题具有一定的复杂性，在客观上为现代控制理论注入了活力与价值。控制理论在这一个阶段想着“大系统理论”方面发展，这其中秉承着控制和信息的观点，研究各种大系统的结构方案，逐渐研制出来某些仿人只能的工程控制和信息处理系统。

第三阶段：20世纪70年代至今，主要是大系统理论和智能控制时期。首先，从前者这一方面来看，主要的立足点在于控制理论自身的拓展，通过展开控制与信息两个方面的观点，来对于大系统的结构以及设计方案来进行分析。其次，从后者这一方面来看，主要针对于控制理论深层次上的挖掘，对于人类智能活动进行传递。在这一阶段当中，最具有代表性的就是智能机器人的发明。这也将该理论研究提升到一个新的层面上来，使得用自然语言进行人机对话成为智能控制当中一个重要的研究所在，控制理论的发展，使得人们能够从繁重的体力劳动当中解放出来，从而也不断地从复杂的脑力劳动当中解脱出来，逐渐深入到家庭生活当中的机器人是一个有力的证明。控制理论的发展过程反映了人类从机械化时代进入电气化时代，并且继续走向自动化、信息化和智能化时代。

3 控制理论与控制工程的应用

3.1 理论层面

在21世纪科学与技术发展的背景之下，3C技术的应用受到了广泛的关注。

所谓3C技术就是我们所说的计算机技术、通信技术和控制技术，三者之间有着密切的联系，协同作用，所以控制学科已经逐渐发展成为一门基础性的学科。而且控制理论和控制工程当中所蕴含的系统结构、系统稳定、系统智能和系统反馈等理论思想，不仅在自然科学当中的各个领域有着极为广泛的应用，还渗透到了人文的科学当中来。所以，从某种程度上来说，控制理论已经不再单纯是一门学科，而可以看作是一种哲学、世界观和方法论。

从理论层面上来讲，关于控制理论和控制工程在应用的过程当中所需要遵循的概念有两个。

（1）系统概念。在当前全球经济一体化的背景之下，系统问题已经成为社会各界关注的焦点所在，尤其是针对社会当中所存在的某些复杂系统而言，系统问题的解决不容小觑，这也是控制理论发展和完善的必然趋势。因此，对于控制理论和控制工程来说，不仅要进行结构性和性质方面的研究，还要对于整体的系统运行进行调控。

（2）反馈概念。这一概念是控制理论的核心所在，这也是控制理论与控制工程区别于其他领域的重要区别之一。反馈概念的存在能够使得控制系统具备人类智能化的特点，进而提高工作效率。

3.2 实践层面

首先，应当实现最优控制，可以说，这是控制理论和控制工程应用的核心所在，主要强调的就是立足于一定的约束条件，根据现实状况的需要，选择最佳的控制策略。从以往的实践经验来看，这样一种应用方式能够使得性能指标实现极大化或者及消化，从而使得系统控制通过基本条件以及综合方法取得最优的效果。

其次，PDI控制器和Kalman滤波器的研究方法要科学化、系统化，上述二者也是控制理论和控制工程的典型研究方法，在实际系统当中得到了广泛的应用。这两种方法不仅能够应用于线性模型，还能够应用到很多非线性模型当中。

4 结语

总的来说，经济与科学技术的发展使得控制理论和控制工程拥有良好的发展趋势，并且处于不断完善的过程当中，由以往的传统领域转向了新兴的领域。在未来发展当中，应当进一步重视控制理论与控制工程的特性，采用崭新的发展思路，使其能够有效应用于更多的领域当中，为社会发展注入源源不断的活力。

［1]王成红，宋苏，刘刚. 国家自然科学基金与我国控制理论与控制工程学科的发展［J］. 中国基础科学，2014.

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［3]郭磊. 关于控制理论发展的某些思考［J］. 科技创新导报，2013.

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表9 2014中国塑料中空成型机行业3强

表10 2014中国塑机辅机及配套件行业5强

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10.13520/j.cnki.rpte.2016.04.012

魏玲（1972-），女，博士，副教授，研究方向为控制理论与控制工程。

2015-12-23