基于不同階段的自動控制理論研究

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　　【摘 要】自動控制理論的發展可大致分為兩個大的門類：經典控制理論與現代控制理論。通過對控制理論的發展簡介，我們可以了解現代控制理論的發展歷程，了解控制理論的多種類型，、控制理論的研究方法以及它的研究模型，通過控制理論在生產生活中的重大作用，借此能不斷學習與加深對控制理論的學習與體會。
　　【關鍵詞】自動控制理論；發展歷程；研究方法；模型研究
　　關于自動控制理論研究所產生的影響，從最初，人們就一直有各種褒貶不一的看法和意見。存在著一些人，他們簡單地認為自動控制系統的發展必將引起勞力過剩，從而給數額巨大的人口帶來失業等問題。但是，任何事情就像一把雙刃劍，都是兩面的，于是就有人辯解，究竟達到什么程度才可以算得上自動化的程度，也有人認為這可以減輕人的負擔，節約人力資源，諸如此類問題，人們看法不一。而事實上，社會生產力的產生和科學技術的進步，歸根到底可以總結為：人類地不斷創新創造，從而達到滿足自身需求的目的，最后把勞動力從苦難中解放出來，從而投入到更富有創造力的工作當中。產生于60年代的現代控制理論是以狀態變量為概念來作為發展基礎，利用現代數學方法來分析全面而又綜合的控制系統，這類系統適用于多輸出、多輸入，具有時變的與或非線性系統。現代控制理論的一大關鍵是最優控制理論，對需要使用的機械設備采取一定的措施，使其生產過程或者被控制的對象的某些物理量準確地按照最初設定的參考值變化，所以，我們得出：自動控制理論就是研究如何改進動態系統的性能指標，達到所需的要求，其任務就是研究自動控制系統中動態變量的變化規律及其改進的可能性和方法，從而為建設高性能的自動控制系統提供必要的理論手段。
　　所有的理論都是由實踐發展而來的，來自實踐后又反作用于實踐，自動控制理論也不例外，它的發展形成以及擴大又一次驗證了這種定理，實踐是檢驗真理的唯一標準王傳波，劉旸.現代控制理論與經典控制理論的對比研究。從自動控制理論的發展歷程來看，我們大致可以將其分為三個階段，第一階段誕生于上世紀40-60年代：以傳遞函數模型來表示系統的特征，對系統進行分析和設計，解決實際工程問題的經典控制理論時期；第二階段誕生于上世紀60-70年代：以狀態方程為模型、時域分析為方法，來研究多變量控制系統的現代控制理論時期；第三階段是誕生于上世紀70年代末至今的大系統理論和智能控制理論時期。這兩大理論系統，一個是控制理論向大方向發展，另一個是控制理論向著智能方向的發展。自誕生以來的這三大時期均能夠代表自動控制理論發展的先進水平。大系統理論能夠根據大系統的多級別、多層次、多階段的結構特點，對不同的結構特點選取相對應的“精度”和“粒度”，從而建立廣義化程度的“變粒度”模型，對各分系統進行分析和處理。進一步的優化結構，使其達到最優水平。利用集成的廣義化模型進行定量和定性相結合的系統分析，已引起不少研究人員的興趣。而智能控制系統控制的問題的復雜，控制要求的提高，智能控制給大系統理論提供先進的控制算法，大系統理論給分級遞階智能控制提供協調等理論指導，兩者有機結合代表了第三期控制理論的發展方向。大系統智能控制系統大多規模龐大，功能綜合，因素眾多，有時需要采用人機協作集人的智能與機器智能于一體，這就需要進一步的理論研究，以消除人機隔閡達到從而達到“人機合一，物我相融”的高智能水平。
　　在我們的日常生活中，由于自動控制之一技術在生產中發揮著巨大作用，使得生產過程向著大型化、連續化，智能化迅速發展，于是就出現了許多比較新的控制方法。在工業工程的過程控制中，我們必須想到的一個極其重要的問題就是模型的不確定性。在此環境下，不確定性界限的魯棒控制器的設計隨之出現，魯棒控制主要是用來解決模型的不確定性，即已知系統及不確定性的界限，來設計一個控制系統使得能夠滿足穩定性或性能指標的要求。在這里的不確定性包括：對外干擾、內部結構、參數變化等一系列可能出現的不確定性，它在處理方法上與自適應控制還是存在一些區別的，自適應控制是用來進行模型參數的識別進而設計一種參數控制器；控制器參數的調整在很大程度上取決于模型參數的更新，但是卻并不能提前把可能出現的不確定性因素考慮進去。而魯棒控制在設計控制器時卻是盡量利用這種不確定性來設計一個控制器，其目的就是在不確定參數出現時仍然能夠滿足性能指標的要求；實現對生產過程的監視、控制和管理。分布式控制系統既有計算機控制系統容易控制，精度高的優點，又有儀器儀表控制系統安全可靠，維護方便的優點。此外還有基于靈敏度指標的魯棒控制器設計：這類控制器是在名義系統基礎上設計的，然后應用一些與靈敏度有關的性能指標，設計控制器使所設定的性能指標最優，如“H控制”等。屬于這類方法的主要有：H∞控制理論（1981 年加拿大的Zams提出）；基于其他考慮的設計方法：如英國的Holowitz 1979年提出的定量反饋理論（QPT）等等。
　　魯棒控制理論已經廣泛應用于化工、航空航天、交通、一般工業工程等各個領域，并取得了很好的成果。尤其是在汽車自動駕駛、航天飛行器控制及導彈的控制系統中得到了廣泛的應用。
　　回顧控制技術和控制理論的發展歷程，我們可以總結以下幾個特點：科學發展的動力是社會發展的需要：控制技術的存在以及控制技術的發展具有悠久的歷史，但只有當工業的發展產生巨大需求時，才是它發展的意義所在，可見，不斷發展先進的控制理論，不斷提高人們的生產發展技術，是社會發展的必然趨勢。
　　參考文獻：
　　[1] 王軍平，董霞.現代控制工程[M]，西安交大出版社2010
　　[2] 王傳波，劉旸.現代控制理論與經典控制理論的對比研究[J].2016
　　作者簡介：
　　牛文政，性別：男，出生年月：1998.1，名族：漢，籍貫：河北張北縣，學歷：大學本科，學校：華北理工大學，學校郵編：063210，專業：測控技術與儀器
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