浅析自动控制系统的理论性及发展现状

宋忠江，郭睿

（兰州大学信息科学与工程学院，甘肃兰州，730000）

1 自动化控制的概念

自动控制的定义是，在没有人直接参与的条件下，利用控制器使被控对象（如机器、设备或生产过程）的某些物理量或工作状态能自动的按照预定的规律变化或运行[1]，它是相对于人工控制而言的，是自动控制工程科学的重要核心。自动控制系统实际上是一个反馈系统，它利用反馈对动态系统的自动影响，以使得输出值不断向理想值接近。从这种应用方法角度来看，自动控制系统是以数学中的系统理论和函数方法为基础的[2]。在现代科学技术的众多领域中，自动控制也起到了越来越重要的作用。它能够将人类从复杂并且繁琐的劳动活动中解放出来，这样在很大程度上提高了生产效率，并且降低了生产过程中可能会出现的危害性和危险性，极大的增强了人类认识世界与改造世界的能力。自动控制系统的广泛应用，不仅能使生产设备及生产过程实现自动化，而且能极大的提高生产质量及生产效率，改善了过程条件。并且，在人类社会的持续进步与新能源、新技术的不断开发过程中也起到了极其重要的作用。可以预知，自动化控制技术还会再进一步的发展，并且会在更加宽阔的领域内发挥到它独特的作用。

自动化控制系统，指的是能够实现自动控制工作状态和工作任务的系统，主要包括五个部分：被控对象、测量元件、比较机构、放大机构及执行元件。此外，为了改善系统的自动控制静态与动态的能力，通常还会加入自动校正的装置。在自动控制系统中，信号的传递都有一个闭合的回路。被控对象经过反馈环节，作用到系统的输入端，并与输入信号作减法运算，然后利用所得到的误差信号对系统状态进行把控。

上文提及，由于自动化控制系统是以信号中的系统理论和数学中的函数方法为基础的]，所以它可归为三大类别，分别是恒值控制系统、随动控制系统及程序控制系统。若系统函数给定值不变，即要求输出量按照一定的精度要求来接近理想值，这种系统称为恒值控制系统；若给定值或者输出按照未知的时间函数关系变化，则称为随动控制系统；若给定值或者输出按照已知时间函数变化，则称为程序控制系统[3]。

图1 闭环自动控制系统方框图

2 自动控制的发展现状

伴随着其他自动控制应用领域的持续进步，自动控制技术发展至今，受到了来自各个领域技术的加持，已经经历过了多个发展阶段。但是自动控制在持续发展的过程中，也存在着许多难题，使得自动控制的实际应用受到了一定的局限。

其一，由于自动控制技术是以信号的系统理论和数学中的函数理论作为理论支撑的，但是由于实际的自动控制技术的应用情况大多比较复杂，比较苛刻模糊，导致很难精确的计算出实际应用中的数学模型与系统函数，所以造成自动控制技术的应用存在着很大的局限。

其二，由于自动控制技术的提出是基于许多的理论基础之上的，这些基础理论大多又是建立在许多的理想条件的前提下的。但是在实际应用中不可能做到条件特别理想，总是会和这些前提相违，所以导致自动控制技术的实际应用环境和理论中的理想条件不符，控制效果会有很大的影响[4]。

人们在研究自动控制技术的同时，也在尽力克服以上两个实际应用的局限性。随着其他现代技术的日益成熟，自动控制技术也在不断的进行自我完善与进步，由此自动控制理论的发展经历了三个主要阶段，分别为经典控制理论、现代控制理论及智能控制理论。现笔者主要介绍一下当前自动控制理论的发展情况，即所谓的智能控制理论。

智能控制的大概定义是，通过驱使智能机器或者智能设备自主的实现其控制目标的过程，它是一种完全不需要人类进行干预的自动控制技术，完全能通过机器自主学习来实现控制效果。智能控制理论是一门多学科交叉产生的边缘新兴技术，它拥有与经典控制理论和现代控制理论所截然不同的工作方式与控制方式，是一种真正意义上的全自动控制，从根源上将人类从复杂、繁琐、危险的工作环境中彻底解放。在早期，经典控制理论与现代控制理论都一定程度上受到了上文所提及的两个发展局限性，而智能控制理论能够比较好的规避这些缺点与不足。

智能控制技术的理论核心与之前两种理论有截然的不同。经典控制理论和现代控制理论都着重于研究实际情况中的系统模型，找出其中的深度数学函数。这样自然就会有上文所提及的两个局限性。因为有些应用条件比较苛刻模糊，很难寻找到所研究事物的内在的数学模型，而且实际情况大多与理论前提有出入，所以经典控制理论与现代控制理论的发展都受到了一定的阻碍。而智能控制技术却与其他理论有截然不同，它不着力于研究系统的函数模型，而是聚焦于研究智能机器与智能设备的个体上去。通过研究智能设备对周围环境的感知与自主判断能力，自主的去学习认识周围事物，并且在智能机器自身上储备所谓的“学习经验”，并建立数据库。以所储备的“知识”作为基础，智能设备能自主实现决策和工作，实现真正的自主解决实际问题的应用。

3 结论

自动控制技术的进一步革新将显得尤为重要，自动控制系统的发展将带来全球性的改变。因此应对自动控制技术进行进一步的探究并把握其发展方向，并将自动控制发展到一个新的应用高度，实现自动控制理论在更多领域的更灵活的应用，从而为社会经济的发展、人类生活水平的提高提供不竭动力。

参考文献

[1]赵昌赣.自动控制理论、发展与应用研究[J].电子制作,2015(07):184.

[2]陈效堃.自动控制理论的发展与专业前景[J].科技经济导刊,2016(36):48.

[3]张钟俊,沈锦泉.自动控制发展概况[J].信息与控制,1978(02):57-62.

[4]K.J.Astroem.自动控制理论的发展趋势[J].国外自动化,1980(06):10-14.