控制論一詞Cybernetics，來自希臘語，原意為掌舵術(shù)，包含了調(diào)節(jié)、操縱、管理、指揮、監(jiān)督等多方面的涵義。因此“控制”這一概念本身即反映了人們對征服自然與外在的渴望，控制理論與技術(shù)也自然而然地在人們認(rèn)識自然與改造自然的歷史中發(fā)展起來。
根據(jù)控制理論的理論基礎(chǔ)及所能解決的問題的難易程度，我們把控制理論大體的分為了三個不同的階段。這種階段性的發(fā)展過程是由簡單到復(fù)雜、由量變到質(zhì)變的辯證發(fā)展過程。
一、自動控制發(fā)展階段
1、經(jīng)典控制論階段（20世紀(jì)50年代末期以前）
經(jīng)典控制理論，是以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，在頻率域?qū)屋斎搿獑屋斎肟刂葡到y(tǒng)進(jìn)行分析與設(shè)計的理論[4]
（1）控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。單輸入—單輸出系統(tǒng)的，線性定?；蚍蔷€性系統(tǒng)中的相平面法也只含兩個變量的系統(tǒng)。
（2）控制思路?；陬l率域內(nèi)傳遞函數(shù)的“反饋”和“前饋”控制思想，運(yùn)用頻率特性分析法、根軌跡分析法、描述函數(shù)法、相平面法、波波夫法，解決穩(wěn)定性問題。
（3）主要成果。PID控制規(guī)律的產(chǎn)生，PID控制原理簡單易于實(shí)現(xiàn)，具有一定的自適應(yīng)性與魯棒性，對于無時間延遲的單回路控制系統(tǒng)很有效，在工業(yè)過程控制中任然被廣泛應(yīng)用。
2、現(xiàn)代控制論階段（50年代末期至70年代初期）
現(xiàn)代控制理論，基于時域內(nèi)的狀態(tài)空間分析法，著重時間系統(tǒng)最優(yōu)化控制的研究。
（1）控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。為多輸入—多輸出系統(tǒng)，系統(tǒng)可以是線性或非線性，定?；驎r變的，單變量與多變量，連續(xù)與離散系統(tǒng)。
（2）控制思路?；跁r域內(nèi)的狀態(tài)方程與輸出方程對系統(tǒng)內(nèi)的狀態(tài)變量進(jìn)行實(shí)施控制，運(yùn)用極點(diǎn)配置、狀態(tài)反饋、輸出反饋的方法，解決最優(yōu)化控制、隨機(jī)控制、自適應(yīng)控制問題。
（3）主要成果?，F(xiàn)代控制理論的提出，促進(jìn)了非線性控制、預(yù)測控制、自適應(yīng)控制、魯棒性控制、智能控制等分支學(xué)科的發(fā)展。進(jìn)而為解決因工業(yè)過程的復(fù)雜性而帶來的困難。
3、大系統(tǒng)理論階段與智能控制理論階段（70年代初期至現(xiàn)在）
大系統(tǒng)理論，是指規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、變量眾多、關(guān)聯(lián)嚴(yán)重、信息不完備的信息與控制系統(tǒng)
1、控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。是指眾多因素復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如宏觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、資源分配系統(tǒng)、生態(tài)和環(huán)境系統(tǒng)、能源系統(tǒng)等
2、控制思路。基于時域法為主，通過大系統(tǒng)的多級遞階控制、分解—協(xié)調(diào)原理、分散最優(yōu)控制和大系統(tǒng)模型降階理論，解決大系統(tǒng)的最優(yōu)化。
二、自動控制理論
自動控制學(xué)科是近幾十年來了發(fā)展起來的一門很重要的學(xué)科。它的發(fā)展很迅速，特別是計算機(jī)的快速發(fā)展，更加快了它的發(fā)展，尤其是工業(yè)自動化技術(shù)近年來的發(fā)展。自動化學(xué)科研究的范圍也是很廣泛的，對實(shí)現(xiàn)我國工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化、對迅速提升我國綜合國力具有重要和積極作用。
　　自動控制（Automatic Control）是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置，使機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過程的某個工作狀態(tài)或參數(shù)自動地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。
　　自動控制是相對人工控制概念而言的,指的是在沒人參與的情況下，利用控制裝置使被控對象或過程自動地按預(yù)定規(guī)律運(yùn)行。自動控制技術(shù)的研究有利于將人類從復(fù)雜、危險、繁瑣的勞動環(huán)境中解放出來并大大提高控制效率。
自動控制是工程科學(xué)的一個分支。它涉及利用反饋原理的對動態(tài)系統(tǒng)的自動影響，以使得輸出值接近我們想要的值。從方法的角度看，它以數(shù)學(xué)的系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)。我們今天稱作自動控制的是二十世紀(jì)中葉產(chǎn)生的控制論的一個分支。 基礎(chǔ)的結(jié)論是由諾伯特·維納，魯?shù)婪颉た柭岢龅摹?br> 　　舉例：室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié) 室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)是一個簡明易懂的例子。目的是把室內(nèi)溫度保持在一個定值θ，盡管開窗等因素使得室內(nèi)熱量散發(fā)出室外（干擾d）。為了達(dá)到這個目的，加熱必須被適當(dāng)?shù)挠绊?。通過閥門的調(diào)節(jié)，溫度就會保持恒定。除此之外，在人們有感覺之前，暖器熱水的溫度也會受外界溫度的干擾。其余的例子還有三油桶系統(tǒng)。
三、自動控制技術(shù)在當(dāng)今世界發(fā)展的意義
在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的眾多領(lǐng)域中，自動控制技術(shù)起著越來越重要的作用。自動控制是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置（稱控制裝置或控制器），使機(jī)器，設(shè)備或生產(chǎn)過程（統(tǒng)稱被控對象）的某個工作狀態(tài)或參數(shù)（即被控制量）自動地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。
自動控制理論是研究自動控制共同規(guī)律的技術(shù)科學(xué)。它的發(fā)展初期，是以反饋理論為基礎(chǔ)的自動調(diào)節(jié)原理，主要用于工業(yè)控制，二戰(zhàn)期間為了設(shè)計和制造飛機(jī)及船用自動駕駛儀，火炮定位系統(tǒng)，雷達(dá)跟蹤系統(tǒng)以及其他基于反饋原理的軍用設(shè)備，進(jìn)一步促進(jìn)并完善了自動控制理論的發(fā)展。到戰(zhàn)后，以形成完整的自動控制理論體系，這就是以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)的經(jīng)典控制理論，它主要研究單輸入-單輸出，線形定常數(shù)系統(tǒng)的分析和設(shè)計問題。
　　20世紀(jì)60年代初期，隨著現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)新成果的推出和電子計算機(jī)的應(yīng)用，為適應(yīng)宇航技術(shù)的發(fā)展，自動控制理論跨入了一個新階段——現(xiàn)代控制理論。他主要研究具有高性能，高精度的多變量變參數(shù)的最優(yōu)控制問題，主要采用的方法是以狀態(tài)為基礎(chǔ)的狀態(tài)空間法。目前，自動控制理論還在繼續(xù)發(fā)展，正向以控制論，信息論，仿生學(xué)為基礎(chǔ)的智能控制理論深入。
　　為了實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制任務(wù)，首先要將被控制對象和控制裝置按照一定的方式連接起來，組成一個有機(jī)的總體，這就是自動控制系統(tǒng)。在自動控制系統(tǒng)中，被控對象的輸出量即被控量是要求嚴(yán)格加以控制的物理量，它可以要求保持為某一恒定值，例如溫度，壓力或飛行航跡等；而控制裝置則是對被控對象施加控制作用的機(jī)構(gòu)的總體，它可以采用不同的原理和方式對被控對象進(jìn)行控制，但最基本的一種是基于反饋控制原理的反饋控制系統(tǒng)。
　　在反饋控制系統(tǒng)中，控制裝置對被控裝置施加的控制作用，是取自被控量的反饋信息，用來不斷修正被控量和控制量之間的偏差從而實(shí)現(xiàn)對被控量進(jìn)行控制的任務(wù)，這就是反饋控制的原理。
　　四、自動控制理論及其應(yīng)用未來的發(fā)展趨勢和前景
在我看來，當(dāng)前，從全球范圍來看，自動化學(xué)科正面臨著空前的挑戰(zhàn)和發(fā)展機(jī)遇。這種挑戰(zhàn)首先來自社會經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，隨著經(jīng)濟(jì)全球化及市場競爭的日趨激烈，自動化作為一種高科技，其作用已遠(yuǎn)不止傳統(tǒng)理解上的以自動機(jī)器取代人工勞動，而成為優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、節(jié)能降耗、快速應(yīng)變、整體優(yōu)化的關(guān)鍵技術(shù)，不僅傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域，而且各種新興工業(yè)領(lǐng)域，乃至諸多社會工程，如建筑、交通、物流、港口、環(huán)保、通信等，以及農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)、生物等廣泛領(lǐng)域，都對自動化提出了以提高效率、實(shí)現(xiàn)優(yōu)化為目標(biāo)的各種要求。其次，現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展使人們獲取信息的能力大為提高，但緊接著的問題就是：面對從網(wǎng)絡(luò)獲取的大量信息，有著處理能力不斷提高的新型計算機(jī)，應(yīng)該如何充分有效地利用這些信息去實(shí)現(xiàn)人們改造自然的最終目標(biāo)，這一任務(wù)又落到了自動化的身上。可以說，發(fā)展的需求和信息技術(shù)的支撐，從不同角度為自動化學(xué)科的發(fā)展注入了新的活力。
五、總結(jié)
目前，自動控制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于制造業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、航空及航天等眾多產(chǎn)業(yè)部門，極大的提高了社會勞動生產(chǎn)率，改善了人們的勞動環(huán)境，豐富和提高了人民的生活水平。尤其是工業(yè)控制自動化技術(shù)，對工業(yè)生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，達(dá)到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目的 。我國工業(yè)控制自動化的發(fā)展道路，大多是在引進(jìn)成套設(shè)備的同時進(jìn)行消化吸收，然后進(jìn)行二次開發(fā)和應(yīng)用。目前我國工業(yè)控制自動化技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用都有了很大的發(fā)展，我國工業(yè)計算機(jī)系統(tǒng)行業(yè)已經(jīng)形成。目前，工業(yè)控制自動化技術(shù)正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展。
總而言之，自動化本來就是一門寬口徑的學(xué)科，當(dāng)前它的應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷擴(kuò)展，它與其它信息技術(shù)的結(jié)合越來越緊密，這兩方面的推動力正在改變著自動化學(xué)科的傳統(tǒng)研究內(nèi)容。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-455569.html

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