现代控制技术论文范文

现代控制技术论文范文第1篇

随着电气工程系统科技水平的不断提高，尤其是各种智能化电气设备的广泛应用，更是对控制技术提出了较高的要求，现代化的控制技术应当满足电气工程系统的如下要求：

（1）能够快捷高效的对电气系统设备完成控制。现代化的控制技术以数字信息作为载体对电气工程系统设备操作指令，必须确保对于不同设备不同指令的精准，各种失误操作指令的概率必须极低。此外，现代化的控制技术还应当具有较好的信息数据交互功能，能够及时的向控制中心进行数据信息的反馈，进而确保控制的准确性。

（2）可以实现对电气工程系统设备的全面监控。由于很多电气工程系统设备都是全天候运行，因此电气控制系统同样必须能够实现24h的全面监控，并可以准确的完成电气工程系统设备故障地点的诊断。此外，现代化的控制技术还应该依靠信息采集、信息处理以及指令反馈流程，形成全面的监控管理，确保电气工程系统能实时处于控制之下。

（3）具有较高的安全性。电气工程系统由于容易受到外部环境、系统设备故障以及管理人员操作失误的影响，很有可能造成电气工程系统故障，甚至出现系统运行安全事故。因此控制系统应该具有较好的安全性，重点可以对电气工程系统的运行异常情况进行及时准确的动作处理，避免由于控制操作造成安全事故问题的发生。

2、电气工程中现代化的控制技术应用措施分析

（1）建立完善的电气工程系统控制构架。在电气工程控制系统构建之前，首先必须明确需要控制系统处理电气工程的哪些问题，要求控制系统需要具备何种功能，同时控制系统需要具备哪些管理层次。一般在电气工程控制系统中，需要设置数据管理模块、运行监控模块、电气工程管理模块、电气工程设施养护模块、工作人员维护操作模块等几项子系统组成。

（2）合理的选用电气工程控制系统设备。控制系统设备是整个现代控制技术实现的重要基础保障，这也是控制系统效率与安全性的基础。现阶段在电气工程控制系统中主要分为作业类、信息收集传递类以及控制处理类等三类设备。其中作业设备主要是进行各种电气工程操作的动作，主要是控制电气开关、换闸以及变压稳压等电气工程设备。信息收集类设备主要是只对电气工程系统运行过程进行监控的设备，主要包括电子信号转换器、系统运行监控以及网络传输设施等一系列的设备，控制类的设备则主要包括处理器与控制终端等，在设备的选择上应该尽可能的选择各种智能化与高效化的控制设备。

（3）电气工程控制系统的环境管理。对电气工程系统设备的运行环境进行监控，也是现代控制技术管理的重要内容。对电气工程系统设施进行监控的主要目的是为了准确的掌握电气工程系统设备运行的电压稳定性、电流、温度以及湿度等外部环境状况，同时如果电气工程系统运行环境不适宜时，启动空调、除湿、稳压等设备，确保电气工程系统运行的安全稳定。

3、现代控制技术应用发展趋势

（1）智能化控制技术。电气系统的发展已经步入到了电气工程自动化的阶段，实现电气工程自动化的关键要素就是要实现对电气工程系统的智能化控制，因此在目前现代控制技术中最主要的内容就是对电气工程系统的智能化控制。智能化的控制系统主要是通过采用智能化控制技术来实现电气工程系统控制的高效、自主、远程操作。电气工程系统智能化在电气系统中的应用已经十分的广泛，例如当前电气系统中有关于系统开关量以及模拟量等各项数据的动态实时采集以及反馈处理，都是通过智能化进行控制。此外，在电气系统工程中对于电气工程系统设备运行状态的实时监测、对于故障的分析诊断以及紧急处理方面，都已经广泛的应用了智能化的控制技术。

（2）电气系统模糊控制技术。电气系统模糊控制技术主要是采用现代控制理论作为基础，通过结合自适应控制技术、人工智能技术以及神经网络技术实现控制。在电气工程系统控制中采用模糊控制技术，主要是针对无法准确的确定数学模型的复杂控制系统，通过在控制规则上设置具有一定模糊条件，来弥补电气工程控制系统中的一些非线性以及不确定因素的运行控制手段。模糊控制技术是一种以模糊数学、模糊语言以及模糊规则形成理论基础的自动控制系统，通过采用计算机控制技术形成控制与反馈的具有闭环结构特点的现代数字控制系统，对于不确定系统的控制非常实用。

（3）非线性控制技术。当前在电气工程系统控制中，线性控制理论技术已经得到了广泛的应用，但是由于线形控制技术主要是基于电气工程设备运行中局部的稳定性来进行数学模型的简化设计，在线性控制理论中并未充分的考虑到电气工程设备的非线性因素，因此在电气工程系统中引入非线性分析与控制方法则可以有效的解决这些问题。非线性控制系统的控制方式主要有两种，一种是将非线性系统的某一邻域做反馈线性化的处理，同时利用微分几何理论等现代控制理论进行反馈显性化。另一种则是直接的将变结构方法、鲁棒控制或者是智能控制等非线性控制理论进行实际的工程应用。

4、结语

现代控制技术论文范文第2篇

关键词：自动变频；节能节水；灌溉系统；研究

目前全球淡水资源日趋紧张，在我国有很多地方农田和生活用水紧张的情况相当严重，有的已出现断水现象，因此节水问题已成为全社会共同关注的严重问题。

早在1997年，在桐乡市政府支持下，经市水利勘测设计所设计并在河山含村示范区等地建成低压地下管道灌溉试点工程，由于田间用水量变化大，为了解决水量流量的实时调控，泵站的出水池新建了高大的蓄水池，蓄水池内安装了液位控制器，串接于电机控制柜的控制回路中，初步解决了用水量、出水量的实时调控。“液位自动控制节水灌溉系统”于1998年获浙江省水利厅科技进步三等奖，2004年获浙江省水利厅优秀工程设计奖。2005年秋，桐乡市水利局在石门镇民丰村明渠灌溉的庙桥浜泵站试用手动变频调速控制水泵运行，取得较好地效果，受到当地群众的高度赞誉。

一、“自控变频节能节水灌溉系统”的总体设计

一是引入变频调速技术、压力传感技术、可编程控制技术于农田灌溉。由变频器、压力变送器、压力显示器、可编程控制器、可编程时控器、相序保护器和空气开关、断路器、交流接触器、时间继电器、热继电器、按钮、指示灯、仪表等电器集成(均为国产)的智能型自动控制柜“自控变频节能控制柜”，作为“自控变频节能节水灌溉系统”的指挥中心，能根据田间用水量的变化，自动变频调速调节水泵出水量，自动进行工频变频切换和单泵双泵切换，自动按设定时间开机停机。在泵站建设中，针对平原水网地区泵站规模较小的特点，采用了涵洞式引水道、竖井式水泵室，使引水道和水泵井四周的土压力相互平衡，比传统的开敞式引水道有限地节省了工程量，减少了土方开挖和回填土，方便了施工。

二是将“液位自动控制节水灌溉”中的高蓄水池，改为较小的地下压力水池，建在泵房地面之下。既节省了工程量，又减少了耕地占用。水池壁上预埋安装压力变送器和水位观察管的镀锌钢管，水池边上设置调压溢流管。选用专门为本地区低压管道灌溉研制且不需要加引水、适于自动开机的HDB系列导叶式混流泵。用UPVC双壁波纹管作为地下管道，用钢筋混凝土预制接头，施工方便，漏水少，管壁糙率小。干管和部份支管的进口处安装蝶阀控制，部份渠尾设置调压管。用专利产品、工程塑料制造的FN-150(100)农田灌溉节水阀作为田间放水阀，使用寿命长，不需维修，可做到滴水不漏。一只放水阀控制面积约5亩左右。

二、关键设备“自控变频节能控制柜”的原理和工作过程

田间用水量的信息，通过管网压力的变化，传递到压力水池中，压力水池中安装的压力变送器，把压力信号变成电模拟量，输入变频器控制回路，变频器根据输入的模拟量，自动将连接水泵电机的主回路的交流电频率变化，使管网压力不断向设定的“控制压力”接近，达到恒压供水。从而使水泵根据田间用水量自动调节供水量，达到节水节能目的。一个泵站安装两台水泵，为了节省投资，采用一台变频器控制两台电机，由于田间用水量的变化涉及到单泵供水或双泵供水，需单泵双泵切换和工频变频切换，用可编程控制器设定条件进行控制，还要设置“最高压力”、“最低压力”等参数。

控制柜的电路，有变频器-电机主回路和控制回路两大部份，控制回路有压力变送显示电路、可编程控制器外接电路、可编程时控器外接电路、变频器外接电路、交流接触器互锁电路、手动控制电路、电机工况显示电路、直流电源外接电路等，另外还设置了相序保护器、热继电器等。

控制柜的工作过程，以一台变频器控制两台电机的控制柜为例。首先合上电源空气开关，接通电源，按照“自控变频节能控制柜使用维护简要说明”在变频器控制面板上设置好“控制压力”，在压力显示器上设置好“最低压力”、“最高压力”，在可编程时控器上设置好开机停机时间(或在时间继电器上设置好停机时间)，把“功能转换旋钮”旋到“自动”，然后即可正常工作。其工作过程为：

当到达时控器设定的开机时间，如果压力变送器检测到的压力低于“最低压力”，1号机组(两台机组中功率较大的一台)首先变频软起动，可见压力显示器中数值逐渐上升，水位观察管中水柱同步上升，如此时田间用水量不多，一台水泵水量已够，则压力上升到“控制压力”以上，变频器即自动降频，压力降低到“控制压力”以下，变频器即自动升频，使水泵保持恒压供水，田间用水量的变化反映在水泵转速的变化上。

如果田间用水量逐渐增加，1号机组的出水量不够了，此时尽管电机以最大频率即50Hz运行，但压力显示器中数值还是逐渐下降，待下降到设定的加泵压力即“最低压力时”，控制柜等待五分钟，如果不是特殊的波动造成，五分钟的压力都低于最低压力，此时才将1号机组自动转为工频运行，将2号机组自动变频软起动，可见压力显示器中数值逐渐上升，如此时两台水泵供水量已够田间用水，则压力上升到“控制压力”后，即保持恒压供水，田间用水量的变化反映在2号机组转速的变化上。如果田间用水量继续上升，两台水泵的供水量也不够了，尽管两台水泵都以最高频率50Hz运行，供水压力还是逐步下降，此时，应关闭或调小部份节水阀，用水量减少到二两台水泵供水量以下，供水压力就会恢复到设定的“控制压力”。

如果田间用水量逐步减少，管道和压力水池中的压力会稍微上升，正在变频运行的2号机组转速随即降低，水泵出水减少，以保持恒压供水。如果田间用水量进一步减少，小于1号机组的出水量，但仍大于2号机组出水量，当供水压力超过设定的“最高压力”，这时首先将正在工频运行的1号机组自动停机，然后自动将正在变频运行的2号机组转成工频运行，再自动变频软起动1号机组。如果田间用水量进一步减少，小于2号机组的出水量，这时即使1号机组频率和转速降到最低，水池压力还是超过“最高压力”，则正在工频运行的2号机组自动停机。如果田间用水量再进一步减少到接近于零，则1号机组以最低频率(设置为15HZ)运行，使管道压力保持一定数值，以备田间可以随时用水。

可编程时控器到达设定停机时间，正在变频运行的1号机组变频软停机。也可以将“功能转换旋钮”从“自动”转向“停止”。如果按下“紧急停车按钮”，任何情况之下，两台机组都会立即停机。

三、该系统的改进意见

任何技术都是在不断改进的，“自控变频节能节水灌溉系统”也是在综合许多先进技术的基础上改进的，今后也将随着技术的发和进步不断改进。经过一个灌溉季节的实践，笔者认为应对系统做如下改进：

一是对于只有一台水泵的泵站，可以利用变频器内置简易PLC编程控制，可降低控制柜造价。

二是对于只有一台水泵的泵站，可以取消压力水池，以进一步降低泵站造价，逆止阀、调压管仍旧保留。对于两台或两台以上水泵的泵站，压力水池还是需要的。

三是针对现有泵站管理人员文化程度偏低的现象，建议今后选配泵站管理人员时，最好文化程度能在初中以上，便于熟练掌握控制柜各种功能的应用，最大限度地发挥先进设备的功能。

现代控制技术论文范文第3篇

中图分类号：TB486+.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0148-01

自动控制技术是20世纪发展最快、影响最大的技术之一，也是21世纪最引人瞩目的高技术之一。同时自动控制技术是当展迅速，应用广泛，是推动新的技术革命和新的产业革命的核心技术。自动控制理论自创立至今已经过了三代的发展：第一代为20世纪初开始形成并于50年代趋于成熟的经典反馈控制理论；第二代为50、60年代在线性代数的数学基础上发展起来的现代控制理论；第三代为60年代中期即已萌芽，在发展过程中综合了人工智能、自动控制、运筹学、信息论等多学科的最新成果并在此基础上形成的智能控制理论。自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。

一、自动控制的应用领域分析

自动化控制系统的研究，几乎涵盖所有应用科学知识与技术的结合，领域范围及牵涉的科学知识与应用工具相当广泛，作为交叉学科，自动控制与其他很多学科有关联，尤其是数学和信息学，在制造，医药，交通，机器人，以及经济学，社会学中的应用也都非常广泛。自动化控制的应用领域一般可分为下列几类：

1、工厂自动化控制，又称为生产自动化控制，即利用自动化的生产设备，一贯作业的生产方式，从事有效率的产品生产。2、设计自动化控制，即利用电脑软件技术及应用，将所需设计的资料，转成控制程序或生产流程，而且以简单的图或语言，来表示或执行制造过程的自动化控制的运作。3、实验室自动化控制，即利用自动化设备与电脑软件技术及应用，或可编程控制器等设备，结合温度、湿度、压力、流量等传感器，将实验室的控制程序或生产流程，及所需实验结果的资料，转成简单的图或语言，来表示或执行实验室的自动化控制作。4、检测自动化控制，即利用自动化的检测设备与电脑软件技术及程式应用，结合温度、湿度、压力、流量等传感器设备，能自动地检测样品，并将检测的物理量的资料，转成简单的图或语言，来表示检测结果。5、办公室自动化控制，即利用软件程式技术及应用，将办公室的文书资料或文书档案，做有效率的管理。6、家庭自动化控制，即利用自动化的设备与电脑软件技术及程式应用，结合家庭用设备，提高家庭舒适度与居家安全。7、服务自动化控制，即利用自动化的设备与电脑软件技术及程式应用，结合各式各样的自动化设备或传感器，监测、纪录、转接、通知、执行运作等，以供顾客或使用者，能快速处理相关作业或快速处理所遭遇的问题。

上述七大类自动化控制的范畴及其相关产品与设备，占社会经济产值相当比重，对国家社会经济影响很大，非常值得深思研究与发展应用随着自动化技术的发展与应用。

二、现代控制理论的发展及基本内容

经典控制理论虽然具有很大的实用价值，但也有着明显的局限性。其局限性表现在下面二个方面：第一，经典控制理论建立在传递函数和频率特性的基础上，而传递函数和频率特性均属于系统的外部描述（只描述输入量和输出量之间的关系），不能充分反映系统内部的状态；第二，无论是根轨迹法还是频率法，本质上是频域法（或称复域法），都要通过积分变换（包括拉普拉斯变换、傅立叶变换、Z变换），因此原则上只适宜于解决“单输入――单输出” 线性定常系统的问题，对“多输入――多输出”系统不宜用经典控制理论解决，特别是对非线性、时变系统更是无能为力。

现代控制理论正是为了克服经典控制理论的局限性而在20世纪50、60年代逐步发展起来的。现代控制理论本质上是一种“时域法”。它引入了“状态”的概念，用“状态变量”（系统内部变量）及“状态方程”描述系统，因而更能反映出系统的内在本质与特性。从数学的观点看，现代控制理论中的状态变量法，简单地说就是将描述系统运动的高阶微分方程，改写成一阶联立微分方程组的形式，或者将系统的运动直接用一阶微分方程组表示。这个一阶微分方程组就叫做状态方程。采用状态方程后，最主要的优点是系统的运动方程采用向量、矩阵形式表示，因此形式简单、概念清晰、运算方便，尤其是对于多变量、时变系统更是明显。特别是在Kalman提出的可控性和可观测性概念和极大值理论的基础上，现代控制理论被引向更为深入的研究。现代控制理论研究的主要内容包括三部分：多变量线性系统理论、最优控制理论以及最优估计与系统辨识理论。由于篇幅所限，有关现代控制理论研究的具体内容请参见有关文献，这里从略。

三、自动控制技术发展历程分析

自动控制（automatic control）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。随着电子计算机技术和其他高技术的发展，自动控制技术的水平越来越高，应用越来越广泛，作用越来越重要。自动控制技术的发展大致可分为以下几个发展阶段：40年代到60年代初，该阶段以市场竞争、资源利用、减轻劳动强度提高产品质量、适应批量生产需要等因素为需求动力。主要技术特点为各种单机自动化加工设备出现，并不断扩大应用和向纵深方向发展。60年代中到70年代初期，该阶段以市场竞争加剧，要求产品更新快，产品质量高，并适应大中批量生产需要和减轻劳动强度为需求动力。主要特点为主要以自动生产线为标志，在单机自动化的基础上，各种组合机床、组合生产线出现，同时软件数控系统出现并用于机床。70年代中期至今，该阶段以市场环境的变化，使多品种、中小批量生产中普遍性问题愈发严重，要求自动化技术向其广度和深度发展，使其各相关技术高度综合，发挥整体最佳效能为需求动力。主要特点技术特点是把分散独立的单元自动化技术集成为一个优化的整体。

现代控制技术论文范文第4篇

【关键词】现代；控制技术；电气工程

引言

随着科技的不断进步以及计算机应用水平的不断提高，各种先进的控制技术逐步应用到电气系统工程之中，特别是随着电气工程系统的日益复杂化与技术集成化，对于控制技术的要求也不断提高，这也为现代控制技术的发展也提供了良好的平台。在这种形势下，更应该积极推进各种现代化控制技术的推广应用，确保电气工程系统能够处于安全、稳定的运行状态下，提高电气工程系统的综合管理水平。

1、电气工程系统对于现代控制技术的基本要求

随着电气工程系统科技水平的不断提高，尤其是各种智能化电气设备的广泛应用，更是对控制技术提出了较高的要求，现代化的控制技术应当满足电气工程系统的如下要求：

（1）能够快捷高效的对电气系统设备完成控制。现代化的控制技术以数字信息作为载体对电气工程系统设备操作指令，必须确保对于不同设备不同指令的精准，各种失误操作指令的概率必须极低。此外，现代化的控制技术还应当具有较好的信息数据交互功能，能够及时的向控制中心进行数据信息的反馈，进而确保控制的准确性。

（2）可以实现对电气工程系统设备的全面监控。由于很多电气工程系统设备都是全天候运行，因此电气控制系统同样必须能够实现24h的全面监控，并可以准确的完成电气工程系统设备故障地点的诊断。此外，现代化的控制技术还应该依靠信息采集、信息处理以及指令反馈流程，形成全面的监控管理，确保电气工程系统能实时处于控制之下。

（3）具有较高的安全性。电气工程系统由于容易受到外部环境、系统设备故障以及管理人员操作失误的影响，很有可能造成电气工程系统故障，甚至出现系统运行安全事故。因此控制系统应该具有较好的安全性，重点可以对电气工程系统的运行异常情况进行及时准确的动作处理，避免由于控制操作造成安全事故问题的发生。

2、电气工程中现代化的控制技术应用措施分析

（1）建立完善的电气工程系统控制构架。在电气工程控制系统构建之前，首先必须明确需要控制系统处理电气工程的哪些问题，要求控制系统需要具备何种功能，同时控制系统需要具备哪些管理层次。一般在电气工程控制系统中，需要设置数据管理模块、运行监控模块、电气工程管理模块、电气工程设施养护模块、工作人员维护操作模块等几项子系统组成。

（2）合理的选用电气工程控制系统设备。控制系统设备是整个现代控制技术实现的重要基础保障，这也是控制系统效率与安全性的基础。现阶段在电气工程控制系统中主要分为作业类、信息收集传递类以及控制处理类等三类设备。其中作业设备主要是进行各种电气工程操作的动作，主要是控制电气开关、换闸以及变压稳压等电气工程设备。信息收集类设备主要是只对电气工程系统运行过程进行监控的设备，主要包括电子信号转换器、系统运行监控以及网络传输设施等一系列的设备，控制类的设备则主要包括处理器与控制终端等，在设备的选择上应该尽可能的选择各种智能化与高效化的控制设备。

（3）电气工程控制系统的环境管理。对电气工程系统设备的运行环境进行监控，也是现代控制技术管理的重要内容。对电气工程系统设施进行监控的主要目的是为了准确的掌握电气工程系统设备运行的电压稳定性、电流、温度以及湿度等外部环境状况，同时如果电气工程系统运行环境不适宜时，启动空调、除湿、稳压等设备，确保电气工程系统运行的安全稳定。

3、现代控制技术应用发展趋势

（1）智能化控制技术。电气系统的发展已经步入到了电气工程自动化的阶段，实现电气工程自动化的关键要素就是要实现对电气工程系统的智能化控制，因此在目前现代控制技术中最主要的内容就是对电气工程系统的智能化控制。智能化的控制系统主要是通过采用智能化控制技术来实现电气工程系统控制的高效、自主、远程操作。电气工程系统智能化在电气系统中的应用已经十分的广泛，例如当前电气系统中有关于系统开关量以及模拟量等各项数据的动态实时采集以及反馈处理，都是通过智能化进行控制。此外，在电气系统工程中对于电气工程系统设备运行状态的实时监测、对于故障的分析诊断以及紧急处理方面，都已经广泛的应用了智能化的控制技术。

（2）电气系统模糊控制技术。电气系统模糊控制技术主要是采用现代控制理论作为基础，通过结合自适应控制技术、人工智能技术以及神经网络技术实现控制。在电气工程系统控制中采用模糊控制技术，主要是针对无法准确的确定数学模型的复杂控制系统，通过在控制规则上设置具有一定模糊条件，来弥补电气工程控制系统中的一些非线性以及不确定因素的运行控制手段。模糊控制技术是一种以模糊数学、模糊语言以及模糊规则形成理论基础的自动控制系统，通过采用计算机控制技术形成控制与反馈的具有闭环结构特点的现代数字控制系统，对于不确定系统的控制非常实用。

（3）非线性控制技术。当前在电气工程系统控制中，线性控制理论技术已经得到了广泛的应用，但是由于线形控制技术主要是基于电气工程设备运行中局部的稳定性来进行数学模型的简化设计，在线性控制理论中并未充分的考虑到电气工程设备的非线性因素，因此在电气工程系统中引入非线性分析与控制方法则可以有效的解决这些问题。非线性控制系统的控制方式主要有两种，一种是将非线性系统的某一邻域做反馈线性化的处理，同时利用微分几何理论等现代控制理论进行反馈显性化。另一种则是直接的将变结构方法、鲁棒控制或者是智能控制等非线性控制理论进行实际的工程应用。

结语

电气工程的不断发展，尤其是电气自动化水平的不断提高，对于电气工程系统的控制技术要求也不断提高。在电气工程系统中应用现代控制理论与技术，已经成为电气系统发展的基本要求。因此，电气工程技术人员应该明确电气控制现代化的重要意义，并积极采用各种现代控制技术，实现电气工程系统的自动化与智能化运行，确保电气工程系统稳定运行与功能的有效发挥。

参考文献

[1]王浩.浅谈现代控制技术在电气工程系统中的应用[J].河北企业，2011（7）.

[2]张惠平，戴波，杨薇.现代控制理论在过程工业中的应用和发展[J].2006（9）.

[3]闪四清.SQL Server2000 实用教程[M].北京：人民邮电出版社，2008.

[4]袁鹏飞.现代电气工程数控技术系统架构[M].北京：人民邮电出版社，2008.

现代控制技术论文范文第5篇

关键词：控制理论与控制工程 发展与应用

中图分类号：TP13 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（a）-0066-01

于20世纪产生的相对论、量子理论及控制理论被人们认为是三项重要的科学革命，人们借助该三项理论实现着客观世界认识上的飞跃。随着控制理论与控制工程相关的理论研究工作的深入开展，其研究对象及应用领域也发生着重大的变化，就我国的教育部所进行的学科的设置及分类中，将控制理论及控制工程设置为控制科学与工程下的二级学科，学科核心便是控制理论，推动着我国控制理论与控制工程在科学研究领域的发展。

1 控制理论与控制工程的产生及发展

控制理论作为对社会发展具有重要影响意义的学科，其产生起源可上溯至十八世纪发生在英国的技术革命中，瓦特在蒸汽机的发明之后，将离心式非锤调速器的相关控制原理应用于蒸汽机转速的控制中，开创出以蒸汽作为原动力的机械化格局，而之后的工程界逐渐的将控制理论应用于调速系统稳定性的研究中，通信技术和信息处理技术的高速发展，使得电气工程师们不断的研究出更为科学全面的控制系统分析方法，实现了控制系统的条件稳定性及开环不稳定性的分析研究，而控制理论的创始人于1948年所发表的控制理论的相关著作，就控制理论的相关方法所进行得阐述，推动反馈概念的应用并为控制理论的形成奠定下坚实的基础。

在科技的不断生产发展中，基于控制理论与控制工程的控制技术也在不断的完善，尤其是在计算机技术的不断推动之下，控制理论与控制工程拥有着更深入的发展。就控制理论与控制工程的整体发展历程而言，可大体上划分为三个主要的阶段，其中第一阶段为20世纪的40至60年代，是古典控制理论的形成及发展时期，主要进行进行单输入及单输出问题的解决，多采用以频率特性、传递函数及根轨迹等作为基础的频域分析法进行系统的研究，而主要进行研究的系统是线性的定长系统，进行非线性系统分析的过程中所选用的相平面法要求变量不能超出两个，该控制理论可实现生产过程中的多种单输入单输出类问题的有效解决。第二个阶段为20世纪60年代到70年代的现代控制理论的形成与发展阶段，该阶段已经步入空间技术时期，控制工程也向性能更高的方向上发展，数字计算机的配合应用，实现了分析设计及实施控制，但时变、多输出多输入及非线性等较为复杂的系统控制内容使古典控制理论呈现出局限性，而最优控制方法在该阶段中提出，使现代控制理论更为完善。第三个阶段是20世纪70年代到目前为止的大系统控制理论及智能控制理论时期，其中大系统控制理论是控制理论就广度上的扩展，利用控制及信息的相关观点进行大系统其结构方案及总体设计，进行的是分解方法及协调处理的相关基础性技术理论的研究；智能控制理论是控制理论就深度上的扩展，进行人类智能化活动、控制信息传递的规律等的研究，并就仿智能化的工程控制系统及信息处理系统等进行研制。

2 控制理论与控制工程的应用

在进入21世纪以来，以计算机技术、通信技术及控制技术为典型代表的IT产业的发展及普及中，核心是计算机技术，关键是通信技术，而基础是控制技术，使得控制学科逐渐的发展成为基础性的科学，控制系统与控制工程中的系统结构、系统稳定、反馈调节及智能系统的相关思想及理论，在自然学科下的多种科学领域获取广泛应用的同时，在人文等学科中也有着广泛的应用体现，基于该现象，某些专家甚至指出控制理论与控制工程已不再是单纯的学科，已逐渐的发展成为较为全面和系统的世界观、方法论。控制理论与控制工程所具有的显著特点是，某些基本的概念同时具有着普适性及独特性。在控制理论与控制工程的应用中，两个概念是应用的关键及核心，首先是系统概念的应用，在当前社会的发展中系统问题已变得非常重要和突出，尤其是全社会范围内所进行的复杂性系统及复杂性科学课题的研究及应用，这是控制理论在现代科学中应用的必然发展，应用控制理论不仅要进行结构及性质的分析，还要进行系统运行状态的调控；其次是反馈概念的应用，这是控制理论区别于其他的学科及控制理论的应用区别于其他的理论应用的关键，反馈使得控制系统在较大的程度上具备人类智能的诸多特点，可以实现控制系统在实际的应用过程中结构、参数及扰动等因素的不确定性给控制系统造成的影响，例如远距离通讯设备、进行隧道扫描的显微镜等具体的工程设备。

在控制理论与控制公工程的应用中，最优控制是现代化的控制理论非常核心的内容，利用最优控制所进行的研究是在满足相应的约束条件时，就最优控制策略进行寻求，进而取得性能指标的极大值或者是极小值，最终使控制系统在性能指标上可取得最优化效果所必须采用的基本条件及综合方法，即就受控的运动过程或动力学系统，从多个可选择的控制方案中寻求最佳的方案，从而使系统在运动状态由初始状态变为指定的目标状态时可以取得性能指标的最优化。在控制理论与控制工程的应用中，较为典型的两个标志性的研究方法便是PDI控制器及Kalman滤波器，这两个方法已经被成功的广泛应用于较多的实际系统中，但所开展的系统的稳定性及最优性都是就线性模型的证明，实际上这两种方法还可应用于一大类非线性系统的证明，相关的研究人员利用基于控制理论与控制系统的反馈机制所进行的定量研究工作就是围绕着这两种标志性方法。在现实生活中控制理论及控制工程最为典型的应用便是水槽内水位的控制及电加热器中的温度控制，该典型应用中的自动控制是利用自动化的高度及温度测试仪等进行预期的测控目标的实现。自动控制系统是为实现控制目标由被控制对象及自动化的仪表所组成的闭环系统，控制系统按照结构形式可分为开环控制系统、闭环控制系统及复合控制系统，三类不同的系统在具体的需求下都有着广泛的应用。

3 结语

控制理论及控制工程随着理论及支撑技术的不断完善，逐渐的由工农业及交通运输等较为传统的产业，向生物、信息、通讯、管理等较为新颖的产业中延伸，也必将在社会的发展中获取更广泛的应用。

参考文献

[1]王成红，宋苏，刘允刚.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，2010（6）.

现代控制技术论文范文第6篇

关键词：控制理论；控制工程；发展与应用

二十世纪产生的相对论、量子论和控制论并称为三项科学革命，是人类进一步认识客观世界的重要理论。随着现代科学技术及计算机技术的不断进步，控制理论与控制工程不仅涉及到工业、农业、交通运输业等传统领域，而且逐步渗透到生物、信息、通讯等新兴领域。因此，把控制理论与控制工程有效的应用到更多的问题解决中，已成为相关科研人员进行问题解决的关键手段。

1 控制理论与控制工程的发展

1.1 控制理论的产生

控制理论作为一门应用性很强的学科，其产生可以追溯到十八世纪中叶英国的第一次技术革命中。瓦特于1765年发明蒸汽机后，把离心式飞锤调速器原理应用到蒸汽机转速控制中，标志着以蒸汽为原动力的机械化时代到来。之后工程界把控制理论应用于调速系统稳定性问题的研究上来。

随着通讯和技术处理技术的快速发展，电气工程师们研究出了以实验为基础的频域响应分析法，美国贝尔实验室工程师奈奎斯特于1932年发表的《反馈放大器稳定性》一文中，提出系统稳定性奈奎斯特判据，后来被推广到条件稳定性和开环不稳定研究上。控制创始人维纳在总结前人的成果基础上，写成《控制论――或关于在动物和机器中控制和通讯的科学》一文，奠定了控制理论基础。

1.2 控制理论与控制工程的发展

第一阶段：二十世纪40～60年代，即古典控制理论时期。这一时期，主要是对单输入单输出问题进行解决，而解决这些问题所运用到的方法主要有传递函数、根轨迹、频率特性等，且大多数研究的是是线性定常系统，而对非线性系统研究使用的相平面法变量不超过两个，该控制理论能有效的解决生产过程中的单输入单输出问题。其代表有1945年伯德提出的伯德图法等。

第二阶段：二十世纪60～70年代，即现代控制理论时期。这一时期随着空间技术的发展，控制理论逐渐向高性能方向发展，主要是对相对复杂问题进行解决。充分使用数学计算机进行分析设计和实时控制，这一过程中出现的非线性、时变、多输出多输入等相对比较复杂的系统控制问题已远远超出了古典控制理论的范围，为此提出了最优控制方法，随后又产生自适应控制系统，使现代控制理论提出并不断完善。其代表有1961年庞特里亚金的极大值原理。

第三阶段：二十世纪70年代至今，主要是大系统理论和智能控制时期。大系统理论主要是对控制理论广度的拓展，利用控制和信息的观点，对各种大系统的结构、设计、方案等技术理论进行研究；智能化控制主要是对控制理论深度的开掘，对人类智能活动和信息传递控制规律等进行研究，并研制出仿人智能的工程控制和信息处理系统，其代表就是智能机器人的发明。

2 控制理论与控制工程的应用

2.1 控制理论不只是一门学科，是哲学，是世界观，是方法论

二十一世纪比较流行的是3C技术，即计算机技术、通信技术和控制技术，且计算机技术是中心，通信技术是关键，控制技术是根本，所以控制学科已发展成为一门基础学科。而且控制理论和控制工程中的系统结构、系统稳定、系统智能、系统反馈等理论思想除了在自然科学各领域有广泛应用外，还渗透到人文科学中。所以有专家认为控制理论已不单纯只是一门学科，而是发展成为哲学、世界观和方法论。

控制理论和控制工程具有基本概念的普适性和独特性等特点，且在其应用中的关键与核心主要是两个概念：

第一，系统概念。随着社会经济的发展，系统问题已成为社会关注的焦点和热点，特别是社会中的复杂系统及科学课题，这是控制理论发展和完善的必然趋势，控制理论和控制工程除了要进行结构和性质研究外，更要对系统运行进行调控。

第二，反馈概念。这一概念是控制理论的核心，是区别于其他学科及理论应用的根本。反馈可以让控制系统尽可能的具备人类智能的特点，可以对实际应用过程中的数据、结构等不确定因素进行监控和调整，提高工作效率。

2.2 “一种控制，两种研究方法，三种系统”的应用

⑴“一种控制”，即最优控制。最优控制是控制理论和控制工程应用的核心内容，主要就是在满足一定的约束条件基础上，选择最优控制策略，使性能指标极大化或者极小化，让系统控制通过基本条件及综合方法（就是受控的运动过程或动力学系统）取得最优化效果。

⑵“两种研究方法”，即PDI控制器和Kalman滤波器。PDI控制器和Kalman滤波器作为控制理论与控制工程的典型研究方法，在实际系统中得到广泛的应用。这两种方法不仅可以应用于线性模型，而且还可以应用到很多非线性系统的证明中。

⑶“三种系统”，即开环控制系统、闭环控制系统和符合控制系统。根据不同的具体应用使用不同的系统。比如说水槽内水位的控制和电加热器中的温度控制，主要利用的是自动控制和闭环系统。

[参考文献]

现代控制技术论文范文第7篇

【关键词】自动化技术；自动化控制理论；发展；趋势

引言

本文主要介绍了自动化技术的产生、发展及发展趋势，所谓的自动化控制技术是指通过一定的控制功能对工业生产的全过程进行自动控制的系统，实现所要达到的控制目标，保证工业生产的有序化。自动化控制技术通过一定的控制功能对生产中的温度、压力和湿度等进行自动化控制，已成了工业生产中的重要控制手段。传统的人工控制与现代的自动化控制，无论是工作原理或者效果等有很大的区别，现代的工业生产中想要实现自动化控制，操作人员必须具备熟练的自动化技能技巧，还要制定合理的自动化控制方案。

1 自动化技术的产生和发展

在早期的控制理论中，用传递函数来描述系统的输入-输出关系，主要研究单输入-单输出的系统。控制论诞生初期，普通的科技人员没有计算机作为计算工具，控制系统的分析和设计主要依靠手工计算和一些图表的帮助。因而，在早期的控制理论中，人们设计了各种各样的图表和曲线，如伯德（Bode）图、奈奎斯特（Nyquist）图、尼柯尔斯（Nichols）图以及M圆等，用频域法作为控制系统的辅助分析方法。把这一时期的控制论称为经典控制理论。

20世纪60～70年代，由于计算机的飞速发展，推动了空间技术的发展，控制系统变得越来越复杂，单输入-单输出的传递函数已不能描述现在的复杂系统，这时出现了状态空间法。它采用状态空间描述取代了先前的传递函数那种外部输入输出描述，对系统的分析直接在时间域内进行，集中表现为用系统的内部研究代替了外部研究，从而大大地扩充了所能处理问题的范围。在状态空间法的基础上，提出了能控性、能观性的概念，从而形成了现代控制理论。

随着计算机的诞生和发展，涌现出一批新型的控制策略，这些控制策略结构复杂，不借助于计算机根本无法实现。这些控制策略有些已经成为自动控制理论的重要分支。例如，自适应控制、预测控制、智能控制、鲁棒控制、最优控制等。当使用这些控制策略对系统进行控制时，所面临的设计和校正的任务就是根据希望的系统性能指标，研究、设计这些控制策略的结构和参数了。把这一时期的控制理论称为超现代控制理论。

2 自动化控制的基本原理

自动化控制基本原理可通过前馈控制和反馈控制两个词来表现。前馈控制是建立在干扰量得基础之上的，控制量会由于干扰量得变化而发生变动，预先施加一个作用用以对干扰量加以抵消，使被控量保持恒定，不受干扰量的影响。反馈控制是建立在被控量偏差的基础之上的，当被控量发生改变时，控制器机构会接收到的反馈信号进行输出控制反应，对变化进行调整，也就是说只有控制量变化，才会有反馈控制的输出。但是无论是前馈控制还是反馈控制，目的都是一致的，都是为了被控量按照任务要求稳定输出。

3 自动化控制的发展趋势

科学技术的发展日新月异，自动化控制技术在已有的技术成果的基础上，也呈现出以下良好的发展趋势。

1）自动化控制系统的复杂化。随着社会经济的发展和科学技术的不断创新，为了跟随高新技术发展的步伐，满足各行业领域的需要，自动化控制系统必将朝着大规模化、复杂化得方向发展。自动化控制系统规模的不断扩大，其建模和仿真的工作任务也将面临越来越多的困难。系统的建模涉及范围广泛，模型的转换、分辨率、模型之间的融合集成都是亟待解决的问题。

2）控制系统结构和算法的优化。自动化控制系统在应用和发展中，控制系统的结构的优化方向朝着分布式分层递阶控制发展前进，随着系统结构的发展，控制算法也随之发展进化。

3）混杂控制系统的发展应用。最近几年，混杂控制系统迅速发展，很快受到行业的关注和重视，很多专家学者致力于该理论的研究。混杂控制系统的主要特点是通过一个框架结构的建立，将离散系统和连续系统加以综合，在框架内部进行集成分析，形成一个综合优化的系统。混杂控制系统综合数学、人工智能等多种学科技术，是自动化控制学科发展的里程碑。

4）非线性控制系统的发展应用。在控制领域总，非线性控制系统理论一直备受关注，发展迅速。在未来的技术发展中，非线性控制系统以清晰的模型为基础，朝着更简单化、更实用化、高性能化得方向发展。

5）智能化控制系统。现今智能化控制系统已经逐渐兴起，并且表现出其独特的优势。在未来自动化控制的发展中，智能化系统能够对复杂化得大规模的工业过程进行自动化、智能化的全程控制和决策。未来计算机技术、网络技术、智能技术等先进技术的发展，为智能化控制系统提供技术支持和保障。

参考文献：

[1]秦世引.展示面向21世纪自动化新技术的IFAC[J].自动化信息，2012（6）：30-40.

现代控制技术论文范文第8篇

关键词：自动控制技术；利与弊；二重性；影响

1.引言

自动控制技术是20世纪发展最快、影响最大的技术之一，也是21世纪最引人瞩目的高技术之一[1]。同时自动控制技术是当展迅速，应用广泛，是推动新的技术革命和新的产业革命的核心技术。如今技术、生产、军事、管理、生活等各个领域，都离不开自动控制技术。自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。但人类运用自动控制技术推动人类社会不断进步的同时，面对愈来愈多自动控制技术的不利影响和困境，如环境污染问题、资源枯竭问题以及人类面临着可能被各种自动控制的武器毁灭的危险等等问题。从发展的角度看，自动控制技术对促进人类社会的发展在未来产业中具有双重价值，我们要理性看待自动控制技术在各产业中的意义，要看到正面作用也要看到负面作用，这对进一步自动控制技术的进一步发展有着重要意义，同时也是人类社会进步的明确要求。

2.自动控制技术发展和应用分析

2.1自动控制技术发展历程分析

自动控制（automatic control）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。随着电子计算机技术和其他高技术的发展，自动控制技术的水平越来越高，应用越来越广泛，作用越来越重要。自动控制技术的发展大致可分为以下几个发展阶段：40年代到60年代初，该阶段以市场竞争、资源利用、减轻劳动强度提高产品质量、适应批量生产需要等因素为需求动力。主要技术特点为各种单机自动化加工设备出现，并不断扩大应用和向纵深方向发展。60年代中到70年代初期，该阶段以市场竞争加剧，要求产品更新快，产品质量高，并适应大中批量生产需要和减轻劳动强度为需求动力。主要特点为主要以自动生产线为标志，在单机自动化的基础上，各种组合机床、组合生产线出现，同时软件数控系统出现并用于机床。70年代中期至今，该阶段以市场环境的变化，使多品种、中小批量生产中普遍性问题愈发严重，要求自动化技术向其广度和深度发展，使其各相关技术高度综合，发挥整体最佳效能为需求动力。主要特点技术特点是把分散独立的单元自动化技术集成为一个优化的整体。

随着现代应用数学新成果的推出和电子计算机的应用，为适应宇航技术的发展，自动控制理论跨入了一个新阶段现代控制理论。主要研究具有高性能，高精度的多变量变参数的最优控制问题，主要采用的方法是以状态为基础的状态空间法。目前，自动控制理论还在继续发展，正向以控制论，信息论，仿生学为基础的智能控制理论深入。在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。

2.2 自动控制的应用领域分析

自动化控制系统的研究，几乎涵盖所有应用科学知识与技术的结合，领域范围及牵涉的科学知识与应用工具相当广泛，作为交叉学科，自动控制与其他很多学科有关联，尤其是数学和信息学，在制造，医药，交通，机器人，以及经济学，社会学中的应用也都非常广泛。自动化控制的应用领域一般可分为下列几类：

1、工厂自动化控制，又称为生产自动化控制，即利用自动化的生产设备，一贯作业的生产方式，从事有效率的产品生产。2、设计自动化控制，即利用电脑软件技术及应用，将所需设计的资料，转成控制程序或生产流程，而且以简单的图或语言，来表示或执行制造过程的自动化控制的运作。3、实验室自动化控制，即利用自动化设备与电脑软件技术及应用，或可编程控制器等设备，结合温度、湿度、压力、流量等传感器，将实验室的控制程序或生产流程，及所需实验结果的资料，转成简单的图或语言，来表示或执行实验室的自动化控制作。4、检测自动化控制，即利用自动化的检测设备与电脑软件技术及程式应用，结合温度、湿度、压力、流量等传感器设备，能自动地检测样品，并将检测的物理量的资料，转成简单的图或语言，来表示检测结果。5、办公室自动化控制，即利用软件程式技术及应用，将办公室的文书资料或文书档案，做有效率的管理。6、家庭自动化控制，即利用自动化的设备与电脑软件技术及程式应用，结合家庭用设备，提高家庭舒适度与居家安全。7、服务自动化控制，即利用自动化的设备与电脑软件技术及程式应用，结合各式各样的自动化设备或传感器，监测、纪录、转接、通知、执行运作等，以供顾客或使用者，能快速处理相关作业或快速处理所遭遇的问题。

上述七大类自动化控制的范畴及其相关产品与设备，占社会经济产值相当比重，对国家社会经济影响很大，非常值得深思研究与发展应用随着自动化技术的发展与应用。

3、自动控制技术带来的弊端分析

随着科学技术的发展和进步，人类在不断膨胀的物质欲望驱使下把马车变成了轿车、火车、飞机，把煤油灯变成了白炽灯、霓虹灯，从自给自足的手工生产到由部件到产品的全自动化生产，从有限的手工改变大自然到机械自动化改造大自然，相关领域的进步都离不开自动控制技术的发展与完善。尽管人类在改造大自然方面取得了长足的进步，但人类对自然资源的开发与利用不断纵深化发展，能源危机、资源短缺引起的冲突与战争从经济领域逐渐渗透到政治领域，不但如此，过度的开采利用自然资源也从根本上制约了未来经济的长足发展。在现有的严峻状态要下改变传统的经济发展模式与规划，以可持续发展的理念构建和谐社会，以生态资源的保护为出发点，做到人与自然的和谐发展和统一，防止过度依赖自动化技术，藉此实现社会经济的增长。

4、结束语

在经济高速发展、高新技术更新换代频繁的现代社会，自动控制技术已经成为促进各个产业发展的主导力量[2]。自动控制技术水平是反映一个国家社会进步的一个重要标志，但必须认识到自动控制技术作为人类认识世界、改造世界的工具，把握好了就可以为己所用，但如果使用不当，不仅会伤害自己，而且危及整个人类社会的生存和发展。对自动控制技术在人类的实践活动中的利与弊思索是非常必要的。所以我们应该以积极的态度，认真对待人类实践活动中应用自动控制技术的利与弊二重性，既不悲观，也不盲目乐观，毕竟发展是硬道理。因此人类在推进自动控制技术的发展和应用的同时，要实施绿色制造战略，发展绿色经济、循环经济，加大环保力度，提倡、引导和推进资源节约的现代生产模式和健康文明的消费模式，走可持续发展之路，建设社会主义和谐社会。

参考文献

现代控制技术论文范文第9篇

关键词 自动化技术；自动化控制理论；发展；分析

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）17-0007-01

自动化控制作为工程科学的分支学科，从宏观上来说是指将人力直接操作机器和设备加以取代，利用能源和装置元件按照生产要求和产生目标完成生产工作。自动化控制综合了机电、计算机、通讯等多个学科的知识技术和应用工具，将多种技术融合起来，形成自动化的控制系统来代替人力的工作程序。自动控制理论是相对人工控制而言的，不需要人力的亲自参与，利用自动化控制装置或者设备按照预定的程序或者规律自动运行，将人力从复杂危险的工作环境中替代，大大减少了人力的投入，有效缓解了人力操作的强度和压力，同时提高了工作的质量和工作效率。

1 自动化技术的产生和发展

自动化技术的产生和发展大致可分为四个阶段：第一阶段，18世纪前期自动化装置出现。人类为了减轻生产生活中繁重的劳动压力，逐渐学会了对自然界的资源加以利用。利用自然的动力，如风力、水利等资源来替代人力的劳动，简易的自动装置实现了对自然资源中的动力的初步控制，使人们繁杂的体力和脑力劳动中一部分被取代。第二阶段，18世纪末20世纪初，自动化技术初步形成。第三阶段，20世纪中期，自动化开始快速发展，进入局部自动化时期。20世纪40年代，来自美国的核物理学家和电气工程师在电子管和数字管的基础上研制出第一台计算机。随后的几年时间里专家和工程师对计算机的性能进行了完善、改良和升级，使其功能更加强大、更加实用。计算机的产生为控制系统的程序控制和逻辑控制再到数字控制打下了良好的基础。随着计算机和单片机的产生和发展，如今在复杂的自动控制系统中，计算机和单片机已经成为其中不可替代的一部分，在控制和计算方面发挥整重要的作用。第四阶段，20世纪中期至今，已经全面进入了综合自动化的时期。随着工业化的发展的日益复杂，经典控制理论已经显得陈旧落后，无法满足现代工业发展的需求。自动化控制理论的迅速发展促进了现代控制理论的诞生。

自动控制系统经历了一系列的发展更新，其类型从单一向多元化发展。现今自动控制系统主要分为恒指自动控制、程序自动控制、伺服系统三种主要类型。虽然类型不同，但是系统的结构组成上大致相同：1）给定环节，负责信号输入；2）反馈环节，负责对输入的信号进行反馈信号的转换；3）比较环节，负责比较输入信号和反馈信号间的误差；4）控制器，是系统核心，根据比较环节发送过来的误差信息，依据一定的规则发出控制调整的信号；5）执行机构，按照控制信号的指示运行工作。6）控制对象，多为生产过程或者生产设备。7）校正环节，个别伺服系统没有采用标准话控制器，这就需要校正环节对误差信号进行误差校正。

2 自动化控制的基本原理

自动化控制基本原理可通过前馈控制和反馈控制两个词来表现。前馈控制是建立在干扰量得基础之上的，控制量会由于干扰量得变化而发生变动，预先施加一个作用用以对干扰量加以抵消，使被控量保持恒定，不受干扰量的影响。反馈控制是建立在被控量偏差的基础之上的，当被控量发生改变时，控制器机构会接收到的反馈信号进行输出控制反应，对变化进行调整，也就是说只有控制量变化，才会有反馈控制的输出。但是无论是前馈控制还是反馈控制，目的都是一致的，都是为了被控量按照任务要求稳定输出。

3 自动化控制的发展趋势

科学技术的发展日新月异，自动化控制技术在已有的技术成果的基础上，也呈现出以下良好的发展趋势。

1）自动化控制系统的复杂化。随着社会经济的发展和科学技术的不断创新，为了跟随高新技术发展的步伐，满足各行业领域的需要，自动化控制系统必将朝着大规模化、复杂化得方向发展。自动化控制系统规模的不断扩大，其建模和仿真的工作任务也将面临越来越多的困难。系统的建模涉及范围广泛，模型的转换、分辨率、模型之间的融合集成都是亟待解决的问题。同时，对控制系统结构设计的优化和运用也是研究工作中的

重点。

2）控制系统结构和算法的优化。自动化控制系统在应用和发展中，控制系统的结构的优化方向朝着分布式分层递阶控制发展前进，随着系统结构的发展，控制算法也随之发展进化。

3）混杂控制系统的发展应用。最近几年，混杂控制系统迅速发展，很快受到行业的关注和重视，很多专家学者致力于该理论的研究。混杂控制系统的主要特点是通过一个框架结构的建立，将离散系统和连续系统加以综合，在框架内部进行集成分析，形成一个综合优化的系统。该系统的核心与自动控制系统的核心一样都是反馈和优化。混杂控制系统综合数学、人工智能等多种学科技术，是自动化控制学科发展的里程碑。

4）非线性控制系统的发展应用。在控制领域总，非线性控制系统理论一直备受关注，发展迅速。在未来的技术发展中，非线性控制系统以清晰的模型为基础，朝着更简单化、更实用化、高性能化得方向发展。

5）智能化控制系统。现今智能化控制系统已经逐渐兴起，并且表现出其独特的优势。在未来自动化控制的发展中，智能化系统能够对复杂化得大规模的工业过程进行自动化、智能化的全程控制和决策。未来计算机技术、网络技术、智能技术等先进技术的发展，为智能化控制系统提供技术支持和保障。智能控制技术的发展将包含更多的性能，涉及更广的范围，融合更多的现今技术，在军事、航空航天、工业、农业、医疗、金融等等各个领域中发挥重要的作用，为社会的发展和人民的生活服务。

参考文献

[1]秦世引.展示面向21世纪自动化新技术的IFAC[J].自动化信息，2012（6）：30-40.

现代控制技术论文范文第10篇

【关键词】机电控制系统 自动控制技术 一体化设计

由于我国生产技术和生产力的不断发展，生产规模也越来越大，因此自动化控制技术的应用越来越广泛，已经成为人们生活和工作中不可或缺的部分。近年来，随着电工电气制造业、机床电气业以及电子信息产品制造业等行业的发展，人们对机电一体化的关注度越来越高。

1 机电控制系统自动控制技术阐述

1.1 机电控制系统

机电控制系统是指在没有人参与的情况下由机械、设备等按照人们设计好的方式运行实现生产，通过机电控制系统，可以将控制器和控制对象等各种部件组成在一起。在实现机电控制系统的过程中，运用到的技术组要包括信息处理技术、计算机技术、电力电子技术、微电子技术等，此外还会应用传感检测技术、通信技术、过程控制技术好自动化控制技术来实现，并且这种技术并不是单独使用的，在机电控制的过程，需要将这些技术融合在一起形成综合技术，然后才能实现机电控制系统。机电控制系统的出现为工业制造和工业生产带来了很大的便捷，在很多领域和行业都得到了广泛的应用，例如航海航空路英语和生产领域。对于机电控制系统，虽然是设备和仪器的控制过程，但是需要人进行远程控制，管理人员主要通过计算机网络对机电控制的各种仪器和设备进行控制，因此机电控制系统是在网络平台的基础上发展起来的。

1.2 自涌刂萍际

自动控制技术是一种通过控制器对远程的控制对象进行操作的一种技术方式，自动控制技术的理论基础为自动控制原理，自动控制理论包括现代控制理论和经典控制理论，是由电器部件和机械部件等共同完成的，自动控制技术在自动控制系统中发挥着重要的角色。对于经典控制理论，研究对象是单变量的线性时不变系统，需要借助数学工具拉普拉斯变换，在频率域采用数学函数传递的方法进行系统分析，在负反馈闭环系统中，利用自动调节器，对系统的中心环境进行自动调节。

对于现代控制理论，研究对象主要为非线性、多变量和时变系统，需要借助数学工具中的线性代数、矩阵论和集合论等进行研究，其研究对象主要为自适应控制、最优控制、随机控制和鲁棒控制，在时间域内，采用状态控制的方法进行系统分析，通过对系统现在所处的环境以及状态对其下一步的状态进行预测，然后用状态方程的对整个系统过程进行描述。

2 机电一体化设计方法

对于机电控制系统的一体化设计，常用的设计方法主要包括组合法、取代法和整体法。

2.1 组合法

组合法是通过整合功能模块来实现设计的一种方法，在设计过程中，需要将具有不同功能的标准功能模块组成成机电一体化系统。机电控制系统的一体化是为了实现其功能的多样化，当利用简单的电子或者机械已经不能顺利完成制定的任务时，为了强化系统的功能性，可以将几个不同功能模块进行整合，形成一个具有多功能模块的综合系统，以实现其一体化设计，不同的功能模块通过相互作用对系统进行设计。组合法在机电一体化设计中应用非常广泛，尤其是在数控机床方面应用非常多，能够取得良好的效果，表现出多种优势，使数控机床的功能呈现出多样化特点，有效提高产品质量。此外，采用组合法进行一体化设计，并不需要重新设计，而是将各种功能模块整合在一起，因此一体化设计的周期比较短，设计过程比较简便，应用非常广泛。

2.2 取代法

取代法也是机电一体化设计的常用方法，在电子化产品的一体化设计中应用非常广泛，取代法就是采用电子线路代替机械控制结构的设计方法。机械控制结构是工业生产的重要组成部分，但是采用机械控制结构完成生产任务，运行过程比较单一，因此运行生产的效率低下。而采用电子线路代替及系统控制结构，就能够改变机械控制结构运行单一的缺陷，取得较好的效果。采用电子线路控制，整个过程需要分布进行。首先需要在微型的计算机或者控制器上编码出电子线路的相应程序，这样才能有效将电子线路和机械控制结构结合在一起，然后进行取代工作，接触式控制器也可以采用凸轮和变速结构等代替。通过取代法，不仅能够简化传统机械结构，同时还能够实现一体化设计，不断提升产品的性能和质量。

2.3 整体法

采用整体法设计机电一体化产品，是将电子部分和机械部分有机结合，充分利用电子技术和机械技术，从整体视角对机电一体化产品进行设计。这种基于整体的设计需要花费较大的时间，同时在设备成本上也更大，但是其由于是基于整体的设计，因此能够表现出创新的产品设计理论，和传统设计模式不同，可以全面提升机电一体化产品的性能和质量，体现出了设计过程的创新性。

三种不同设计法的比较见表1。

3 结语

机电控制系统在人们的生产活动中发挥着重要的作用，是一种融合多种技术的综合性技术系统，在新时代下，人们对机电一体化的需求越来越大，机电一体化设计的方法主要有组合法、取代法和整体法，不同设计方法各有优势，可以提高机械产品的性能和质量。

参考文献

[1]黎洪洲.机电控制系统自动控制技术与一体化设计[J].信息系统工程，2013，17（08）：36-37.

[2]李进生.浅析机电控制系统自动控制技术与一体化设计[J].通信电源技术，2013，30（01）：73-74.

[3]潘六寿.浅析机电控制系统自动控制技术与一体化设计[J].黑龙江科技信息，2015，5（01）：59-59.

作者简介

马荣鸿（1995-），男，广西壮族自治区人。现读于重庆大学。

现代控制技术论文范文第11篇

（安徽经济管理学院 信息工程系，安徽 合肥 230031）

摘要：随着现代工业的不断发展，基于人工智能技术的电气自动化控制，已应用于实际的生产生活之中，并取得良好的应用效果.本文分析了人工智能技术在电气自动化控制中的应用现状，并在此基础之上，论述了人工智能技术在电气自动化控制中的具体应用，旨在强化对人工智能技术的认识，并为今后相关领域的研究提供一定的参考.

关键词 ：人工智能；自动化控制；控制应用

中图分类号：TM92文献标识码：A文章编号：1673-260X（2015）05-0050-03

在科学信息时代，人工智能技术的出现是现代社会发展的必然产物，更是推动工业现代化发展的重要技术支撑.当前，人工智能技术正处于不断发展的阶段，其在实际生产生活中的应用，充分表现出其强大的现实应用价值.一方面，人工智能技术作为一门新兴科学，具有十分广泛的现实应用价值；另一方面，现代社会发展需要人工智能技术的参与，尤其是现代工业的发展，需要人工智能技术作为支撑.对此，本文立足于人工智能技术的认识，阐述了人工智能技术在电气自动化控制中的应用.

1 人工智能技术

在科学技术快速发展的大背景之下，人工智能技术孕育而生.作为一门新的科学技术，在现代社会的发展中起到重要的作用.人工智能技术的形成，不仅有计算机技术理论的支撑，也有其他学科交互交叉下的共同构建.人工智能技术的本质，主要在于通过对人类智能的模拟，进而创造出可以替代人类从事复杂工作的机器人.当前，人工智能技术的研究领域比较集中，主要在两个领域：一是专家系统；二是机器人系统.模拟人类智能，最为突出的问题就是，大脑问题，人类大脑精密且复杂，如果要模拟，那需要如何实现呢？在现代技术之下，这一模仿成为了可能，进而逐步发展期人工智能技术.在实际的生产生活之中，人工智能化已应用于诸多领域，并取得了良好的应用效果，这也充分证明了人工智能技术强大的现实意义价值.此外，将人工智能﹑专家系统嵌入到仿真环境是减少仿真中的人力消耗，提高仿真自动化程度和仿真精度，是拓宽一体化仿真规模的不可缺少的技术.如下图1所示，是人工智能技术与仿真学科的交叉.

当然，人工智能技术已应用于实际的生产生活之中，但这项技术仍处于不断成熟发展的阶段，人工智能技术也存在一些问题，需要在今后的技术创新之中进行优化与改进.随着自动控制理论的研究发展，人工智能技术在电气自动化控制中的应用主要在专家系统、运作效率和模糊控制三个方面.从实际情况来看，由于模糊控制系统具有操作简单，且易于设备的融入，所以人工智能技术在电气自动化控制系统中的应用，仍主要集中在模糊控制.

2 人工智能技术在电气自动化控制中的应用现状

电气自动化控制是现代社会发展的必然结果，也是推动现代文明前景的重要力量.基于人工智能技术的电气自动化控制，一方面提高了电气自动化的控制效率；另一方面，降低了成本投入，符合工业企业发展的需求.所以，对于电气自动化控制而言，人工智能技术的应用，无疑具有重要的现实意义.

2.1 人工智能技术在电气自动化控制中的应用价值

人工智能技术的优越性非常显著，主要在于人工智能技术实现了对信息的收集、反馈及处理，在很大程度上替代了人类进行复杂的工作.所以，在电气自动化控制领域，人工智能技术的应用，势必是跨越式的发展.首先，基于人工智能技术的电子自动化控制，实现了更优的生产、流通等生产过程，在很大程度上实现了真正意义上的自动化；另一方面；电气自动化的实现，在很大程度上减少了人力的投入，降低了成本投入，提高了生产效率.对此，人工智能技术在电气自动化控制中的应用，推动了电子自动化行业的升级，促进了产业的结构优化.

2.2 人工智能技术在电气自动化控制中的应用现状

在电气设备的设计过程中，需要完备的知识理论作为支撑.而且，电气设备设计具有复杂性和系统性的特点，这就强调设计工作的有效性.人工智能技术应用在电气自动化控制中之后，人工智能控制功能已成为现实，并集中体现在以下几个方面：

2.2.1 人工智能控制实现了数据的采集及处理功能.这一功能的实现，首先实现了对电气设备的数据采集，而且在实际生产之中，可以对相关数据进行处理及保存，这就大大提高了电气自动化的控制效率.

2.2.2 人工智能控制实现了系统运行监视机报警功能.对于电气系统中的主要设备，这一功能可以对其模拟数据值实时监视.与此同时，对于电气设备的开关量，实现了智能化监视，并对于电气设备运行状态的变化进行电话报警、记录等，以便于事故的先前处理.

2.2.3 人工智能控制实现了操作控制功能.电气自动化控制的一大特点，就是通过鼠标或键盘，便可实现对电气系统的控制.所以，对于电气控制系统的操作人员而言，基于控制程序就可以实现同期并网带负荷或体积操作.这样一来，极大地提高了控制的效率，适合当前的工业发展需求.

2.2.4 人工智能控制实现了故障录波功能.人工智能控制的这一功能的实现，主要在于通过对故障录波的模拟、顺序记录、波形的捕捉等，以实现对故障录波的智能化捕捉，这在很大程度上提高了电气设备运行的效率及安全.

3 人工智能技术在电气自动化控制中的应用分析

目前，基于人工智能技术的电气自动化控制，实现了本质性的优化，诸多功能的实现，扩大了人工智能技术在电气控制领域中的应用价值.在此，笔者主要阐述了人工智能技术在电气自动化设备、电气控制过程，以及事故诊断中的应用，强化对人工智能技术在电气自动化控制中的应用认识.

3.1 人工智能技术在电气自动化设备中的应用

实质上，电气自动化系统非常复杂，涉及多个领域与学科.一方面，电气自动化设备的操作，需要操作人员具有良好的综合素质，以及完备的专业知识；另一方面，电气自动化的复杂性，强调操作的有效性，方可减少因为操作失误或不当，而造成的事故或停机.对此，在对这些现实问题的解决中，人工智能技术无疑起到釜底抽薪的效果.首先，人工智能技术以计算机为理论核心，通过程序的编写，可以实现计算机下的智能控制.也就是说，电气设备的操作智能化，代替了人脑劳动操作的不足.这样一来，不仅提高了工作的效率，而且降低了成本投入；其次，人工智能技术的应用，提高了电气自动化设备运行的科学性，优化了设备运行的现实环境.如图2所示，电气自动化设备人工智能化的系统.

3.2 人工智能技术在电气控制过程中的应用

在电气自动化的过程中，电气控制过程是最为核心的部分.人工智能技术在电气控制过程中的有效应用，无疑是提高电气自动化控制的重要基础.首先，在电气控制的过程中实现电气自动化，在很大程度上提高了工作运行的效率.并且，自动化的实现了更加科学化发展，降低运作的成本，尤其是在人力成本上，降低了人力在生产工作中的投入；其次，在电气自动化控制方面，人工智能技术的应用相对比较集中，以专家系统、模糊控制和神经网络控制为主.

3.2.1 模糊控制.模糊控制以模糊推理、模糊语言变量等为理论基础，并以专家经验作为模糊控制的规则.从其基本思路而言，模糊控制就是在被控制的对象的模糊模型的基础之上，运用模糊控制器，进而实现对电气控制系统的控制.其中，如图3所示，是模糊控制系统的组成框架图.模糊控制是一种自动控制系统，以模糊逻辑的推理规则为理论基础，并采用计算机控制系统构成具有反馈通道的闭环结构的数字控制系统.

3.2.2 专家控制.专家控制是以专家系统理论为主体，并有机结合了控制理论技术，是对专家经验效仿下的人工智能控制技术.所以，专家控制技术在电气控制过程中的应用，表现出显著的特点就是自动化控制的灵活性高，可实现对控制率的灵活选取；具有较好的适应性，能够通过对调控器的参数调整，适应不同的工作环境；可提高电气设备的运行效率和设备的运行安全.

3.2.3 网络神经控制.网络神经控制的原理就是基于对人脑神经元的活动模拟，以逼近原理为依据的网络建模.当前，网络神经的研究比较广泛，相关技术也日益成熟，在电气控制过程中的应用也日益广泛，且具有良好的应用效果.

为了更好地阐述人工智能技术在电气控制过程中的应用，本文以模糊控制为例进行具体的阐述.具体而言，模糊控制在电气控制过程中的应用，其作用的发挥主要基于直流和交流传动的实现.在直流传动中，其主要的传动控制是Mamdani、Sugeno.其中，mamdani是调速控制，而Sugeno则所有不同.此外，在交流传动中，其人工智能的有效实现依托于模糊控制器.如下图4所示，是模糊控制器的原理图.

3.3 人工智能技术在平常操作中的应用

随着现代工业的不断发展，我们的生活与电气行业的关系日益紧密，电气的安全稳定运行，对我们的生产生活具有重要的意义.电气操作强调操作流程的严格规范，在传统电气领域，由于操作复杂性，在操作的过程中不仅要花费大量的时间，而且操作不当或操作失误，都有可能带来严重的后果.所以，随着电气行业的现代化发展，基于人工技能技术的应用，在很大程度上简化了电气领域的操作过程.一方面，传统繁琐的操作步骤得到进一步的简化，提高了电气操作的效率；另一方面，自动化的实现，降低或杜绝了人工操作失误所带来的问题，在很大程度上提高了电气系统运行的安全稳定性.

3.4 人工智能技术在故障诊断中的应用

人工智能技术以模糊理论、专家技术，以及神经网络控制为核心，在故障诊断领域也具有十分重要的应用价值.在电气系统运行中，变压器、发动机等的故障，不仅影响电气系统运行的效率与安全，而且在检修方面具有较大的难度.在传统的故障诊断中，一是故障诊断的方法复杂，且准确诊断率较低；二是故障诊断需要花费大量的时间与人力，与当前的工业发展需求相冲突.例如，在对变压器的故障诊断中，传统的诊断方法是首先需要对变压器油产生的气体进行收集与分析，基于分析的数据判断变压器是否发生故障.这就需要花费较多的时间和人力，如果数据分析不准确，则会影响诊断的准确率，降低变压器运行的稳定性和安全性.所以，人工智能技术的应用，实现了对变压器故障诊断的自动化，极大地提高了故障诊断的效率和准确性.

4 结束语

快速发展的科学技术，改变了我们的生活.人工智能技术的出现，推动了现代文明的发展.作为一门新兴高科技，其在现实中的应用价值是无限的.首先，基于人工智能技术的电气自动化控制，转变了传统的电气控制模式，实现了跨越式发展；其次，人工智能技术提高了电气自动化控制的效率，无论是在人力上，还是在物力上，都大大降低了成本的投入，表现出良好的现实意义价值.

参考文献：

〔1〕褚凯.基于人工智能技术的电气自动化控制研究[J].中国新技术新产品，2012（03）.

〔2〕汤石敏.基于人工智能技术的电气自动化控制探讨[D].中国科技博览，2011.

〔3〕陈浩.电气自动化控制中的人工智能技术探究[J].商品与质量：消费研究，2014（02）.

〔4〕孙伟.电气自动化控制中人工智能技术的应用研究[J].科技创新与应用，2014（07）.

〔5〕何翔.人工智能技术在电气自动化控制中的应用研究[J].科技风，2012（15）.

现代控制技术论文范文第12篇

本小节主要从机电一体化的相关基本概念、机电一体化技术的基本特征、机电一体化的最新发展趋势等三个方面对机电一体化技术做较为全面的介绍，接下来详细介绍。

1.1机电一体化的基本概念

机电一体化技术从大的领域来说属于机械领域，其定义版本较多，其中一种较为权威的定义表述如下：机电一体化一般是指在机械的设计与功能扩展中，应用机械特有的主要功能、信息处理、功能控制等，把机械系统的控制中心进行集成化，并且与安装在计算上的上位机软件实现双向通信，一般来说，机电一体化技术也是一门交叉学科技术，涉及到的主要技术有通信技术，机械技术，微电子技术，电力电子技术等，机电一体化技术的核心功能就是把以上技术结合起来，形成一个整体并内嵌入机械系统中。

1.2机电一体化技术的基本特征

机电一体化技术作为一门应用广泛的技术，有其自身的特点，通过实际调查总结和查阅相关资料，本文总结出了机电一体化技术的3个主要特点，接下来详细说明如下。（1）应用的广泛性：机电一体化技术由于涉及的技术较多，是一门涉及多学科的交叉技术，正是由于这一特点，使得机电一体化技术应用十分广泛，已经远远超出了机械工程的应用范畴，当然，本文的研究重点还是放在机电一体化技术在机械工程上的应用及发展趋势。（2）具有很强的逻辑性：由于机电一体化的核心任务就是把各种技术合理融合，应用到机械领域中，把系统的机械机构和上位机软件控制合为一体，也就是形成一个统一的整体，从这个层面来说，机电一体化技术具有很强的逻辑性，或者说拥有很强的系统性。（3）机电一体化具有很强的最优化建模理论：机电一体化技术经过多年的发展，已经形成完整的最优化理论体系，相关算法可以参阅相关文献，限于论文篇幅，在这里不再累述。

1.3机电一体化技术的最新发展趋势

经过多年的发展，机电一体化技术已经形成了自己的理论体系，随着我国高新技术不断发展，越来越多的新技术被应用到机电一体化技术上，机电一体化的最新的发展趋势是控制智能化、精确化、零延迟化、结合计算机处理技术和信号传输技术，机电一体化技术也朝着无线控制、高速控制、精确控制的方向发展。

2机电一体化技术在机械工程上的应用以及发展趋势分析

本小节在上文介绍机电一体化技术相关知识的基础上探讨机电一体化技术在机械工程领域的当前应用以及未来的发展趋势，结合实际，本文从机电一体化技术应用于机械工程领域的历程分析、机电一体化在现代机床控制上的应用、机电一体化技术在全自动包装机领域的应用等三方面简单论述机电一体化技术在机械工程上的应用以及发展趋势，下面详细讨论。

2.1机电一体化技术应用于机械工程领域的历程分析

在国外，机电一体化技术应用到机械工程领域较早，通过查阅资料得知，美国在上世纪90年代就把自动控制设备应用与机械制造领域，我国相对起步晚，但是起点较高，20世纪60年代，我国通过引进苏联控制设备，逐渐把机电一体化技术应用到机械领域，并在20世纪80年代，实现机电控制设备国产化，随着科技不断进步，以计算机处理技术和无线通信技术为代表的新技术不断应用与机电一体化技术，这使得机电一体化技术焕发出勃勃生机，应用领域进一步扩大。

2.2机电一体化在现代机床控制上的应用

机电一体化在机械工程领域很重要的一个应用领域就是应用在现代机床控制上，现代机床控制要求精度高、速度快、智能化高，这就要求现代机床的控制系统具有很强的抗干扰性，机电一体化技术由于采用计算机处理技术，处理速度快，精度高、内置多块DSP芯片，抗干扰能力强。

2.3机电一体化技术在全自动包装机领域的应用

机电一体化技术除了应用与纯机械工程领域，还大量应用于相关机械与电子相结合的控制领域，通过实际调查得知，我国全自动包装机已经全部采用机电一体化技术，由于包装机械不但设计机械工程知识，还涉及机电控制技术，微机处理技术等，所以一般的控制系统很难胜任，机电一体化技术由于是一门交叉学科，所以具有很强的灵活性，所以机电一体化技术较好的解决了这个问题，机电一体化把软件控制和机械控制结合起来，融为一体，通过上位机软件来控制包装机的运行状态。

3机电一体化技术在机械领域的发展前景

通过对机电一体化当前发展趋势的调查研究，本文认为，机电一体化技术在机械领域的发展前景包括以下几点：（1）专用化趋势不断加强：随着机电一体化应用到机械领域的不断深化，机电一体化技术表现出明显的专用化趋势。（2）智能化不断加强：近年来，随着人工智能等新技术不断应用到机电一体化领域，机电一体化技术也呈现了智能化趋势。（3）能耗低：节约资源，保护环境成为全社会的共识，在这种背景下，机电一体化技术积极加强自身改革，不断研发新技术，把能耗进一步降低。

4结论

现代控制技术论文范文第13篇

关键词 电气自动化；工业生产；应用

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）051-008-01

电气自动化综合了电力、电子、计算机的多种学科，是一门非常重要的学科。众所周知，信息化是社会发展的大趋势，而自动化属于信息化产业，因此电气自动化的发展正是时展的需要。工业电气自动化运用高科技手段，大大提高了生产效率，进一步保证了生产的可靠性，受到了许多行业的欢迎，尤其是得到了高新技术产业的高度重视，使其得到了迅速的发展。下面先来了解一下工业电气自动化的有关内容，然后进一步分析它在工业生产中的应用。

1 工业电气自动化的概括

1）工业电气自动化的概念。电气自动化全称为电气工程及自动化，它是一门新兴的学科，它以控制理论和电子网理论为基础，以电子技术、计算机技术为手段，在工业生产中占据着重要地位。电气自动化技术被广泛的运用到各个领域，而工业电气自动化指的是用于工业生产的电气自动化，它能够降低工业生产的成本，提高生产率，对改善工业生产环境有着重要作用。时代在进步，我们不断走向科技化、信息化及工业化的新时代，工业生产需要紧跟时展，大力发展电气自动化，使其推动经济的不断发展。

2）电气自动化的发展历程。电气自动化从出现到发展再到成熟经受了时间的考验，它的发展历程与计算机技术、电子技术的发展分不开。下面来具体了解一下电气自动化的发展历程。

首先是电气自动化的出现。在20世纪50年代，电机、电力等产品不断涌现，这使得自动化的这一概念出现。继电器、接触器实现了自动化控制，它们的应用使人的意志通过设备操作来实现，这也推动了电气自动化的改革。

其次是电气自动化迅速发展阶段。20世纪60年代，一种新的理论被提出，它就是现代控制理论，这一理论的出现使得电气自动化技术进一步发展。电气自动化的发展离不开计算机技术，伴随着计算机技术在各个行业中的广泛运用，计算机技术的信息处理与自动控制共同服务于生产过程，使得生产进一步被优化管理，自动化技术发生了质的飞跃，进入了一个全新的阶段。20世纪70年代，随着科技的不断发展，通讯、电子等技术都得到了进步，这促使了电气自动化系统的进一步发展，此时现代控制理论得到了推广，大多难题被集中到这一理论范畴。随着问题的不断研究，探索出了新的自动化理论，首先是大型系统控制理论的产生，之后又产生了智能控制理论，这一突破性的研究大大促进了电气自动化的发展。

最后是电气自动化相对成熟时期。20世纪80年代至今，电气自动化的发展有了很大的提高，目前自动化技术的发展已经比较成熟，它成了高新技术产业的主要部分，被广泛的运用到了各个领域。另外，电气自动化的发展也推动了制造技术的进一步发展。

3）影响电气自动化发展的因素。影响电气自动化发展的因素有很多，其中最主要的是信息技术与物理科学的影响，下面分别来了解一下它们对电气自动化的影响。

首先是信息技术对电气自动化的影响。从广义上讲，信息技术是人类对信息开发和使用过程中采用的技术手段，它包括计算机技术及通讯技术。随着科学技术的发展，使得信息技术不断发展，为电气自动化提供了新的手段，电气自动化技术得到了进一步提高。在电气工程中，充分的利用了通信技术，这也是信息技术影响电气自动化的表现。

其次是物理科学对电气自动化的影响。在电气自动化发展过程中，物理科学与之紧密相连，物理科学的运用推动了电气自动化的发展。三极管是一项伟大的发明，它使人类意识和设备操作联系起来，这一发明推动了固体电子学的发展，使物理科学与电气自动化相互关联。电气自动化在今后的发展中，将会与物理科学建立更紧密的联系，进一步拓宽到其它系统中。

4）电气自动化的发展方向。IEC61850的制定使得给不同厂家IED设备信息交流提供了标准，大大促进了自动化系统的发展，电气自动化的广泛应用是时展的必然，在IEC61850标准下，我国进一步研发了电气自动化系统产品，并且有所进步。与国际接轨，应用国际标准是电气自动化的发展方向。

2 工业电气自动化的应用

计算机技术在企业管理中得到了广泛的运用，Windows已经成为了工业控制的标准平台。基于PC的控制系统受到了广大行业的好评，它不仅具有灵活性，而且具有易于集成的特点，维护起来相当方便。自从可编程控制器的国际标准IEC 61131制定后，使得编程接口更加标准化，各大PLC厂商都依照这一规范，推出的许多产品都能够符合该标准的要求。其中，PC控制软件也有许多是按照该标准开发的。在工业领域，电气自动化受到了高度重视，现在我们来具体了解一下现场总线及先进控制在生产中的应用。

1）现场总线指的是连接智能现场设备和自动化系统的通信系统，主要解决系统之间信息传递的有关问题，它的出现给工业领域增添了新的活力，对工业生产有重要意义，它被广泛的运用到了各个领域。与其它控制系统相比，现场总线控制系统具有全数字化、开放性、互用性、智能化等特点，成为工业生产自动化的方向。现场总线控制系统能够有效的节约企业成本，现场总线的设置相对简单，使用的设备较少，节约了设备投资费用。除此之外，它可以减少后期电缆的使用，同时也节约了相关的施工费用，对企业实现经济效益有重要意义。目前来说，现场总线控制系统发展尚未成熟，它与分散控制系统共同存在于工业生产中。

2）先进控制具有很好的控制效果，在工业生产过程中，建立数学模型并非易事，运用预估控制技术后，会使数学模型的要求降低。先进控制技术既可以进行模型预测，又可以进行推断控制，另外，先进控制还可以处理较为复杂的多变量。先进控制是通过计算机技术来实现的，通过计算机来实现数据处理、数据传输、模型辨识等功能，计算机技术就是先进控制的发展平台。智能化是先进控制的发展趋势，生产过程需要智能系统来完成，智能系统可以用来进行故障诊断、监督等工作。

3 总结

随着电气自动化的不断发展，它已经成为高新技术产业的主要部分，大大推动了国民经济经济的发展。在几十年的发展历程中，电气自动化从无到有，从开始到成熟，它不仅与信息技术紧密相连，而且受到了物理科学的极大影响。电气自动化不断发展，它在工业生产中得到了广泛的应用，为工业生产带来了很大的方便。

参考文献

[1]李秀梅.在工业电气自动化中数字技术的应用及创新[J].价值工程，2013（08）.

现代控制技术论文范文第14篇

关键词：控制理论；系统化；比较教学

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）21-0042-02

控制理论是自动化及其相关专业的一门重要核心专业基础课程，在武汉理工大学华夏学院（以下简称“我院”）自动化专业，控制理论所授主要内容为以经典控制论为核心的“自动控制原理”和以卡尔曼的状态空间分析法为核心的“现代控制理论”。

其中，“自动控制原理”是研究控制系统的一般规律，并为系统的分析和综合提供基本理论和方法的专业基础核心课程。该课程又是“现代控制理论”“过程控制系统”“运动控制系统”“计算机控制技术”“智能控制”等许多后续课程的基础。而作为其后续课程的“现代控制理论”仍作为硕士研究生“线性系统理论”与“最优控制”等学位课程的基础。这两门课程理论性强，概念多且杂，对学生的数学基础要求较高。而我院作为一个三本院校，自动化专业的学生相比较一本和二本的学生而言，数学基础较为薄弱，故学好这两门课对学生来说至关重要且具有一定的难度。

而教好上述两门课程也是教师必须思考和解决的重要问题。笔者经过几年的教学实践，摸索出一套比较适合三本院校学生的系统化教学方法，致力于培养学生的系统观，进行了一些尝试，且取得了一定的效果。

一、工程背景系统性

任何一种理论的产生都有其历史背景，都是在实践中产生的。自动控制技术萌芽在18世纪，在第一次世界工业革命期间，自动控制技术逐渐应用到现代工业中。其中最卓越的代表是瓦特（J.Watt）发明的蒸汽机离心调速器，一种凭借直觉的实证性发明。飞球调节器有时使蒸汽机速度出现大幅度振荡，其他自动控制系统也有类似现象。

由于当时还没有自控理论，所以不能从理论上解释这一现象。为了解决这个问题，盲目探索了大约一个世纪之久。1868年英国麦克斯韦尔的“论调速器”论文指出：不应单独研究飞球调节器，必须从整个系统分析控制的不稳定。麦克斯韦尔的这篇著名论文被公认为自动控制理论的开端，接着就进入了经典控制理论发展的孕育期。1875年，英国劳斯提出代数稳定判据。1895年，德国赫尔维兹提出代数稳定判据。1892年，俄国李雅普诺夫提出稳定性定义和两个稳定判据。1932年，美国奈奎斯特提出奈氏稳定判据。战中自动火炮、雷达、飞机以及通讯系统的控制研究直接推动了经典控制的发展。1948年，维纳出版《控制论》，形成完整的经典控制理论，标志控制学科的诞生。维纳成为控制论的创始人。

经典控制理论的主要内容包括：系统数学模型的建立、时域分析法、频率特性法、根轨迹法、系统综合与校正、非线性系统和采样控制系统分析法等。

从四十年代到五十年代末，经典控制理论的发展与应用使整个世界的科学水平出现了巨大的飞跃，几乎在工业、农业、交通运输及国防建设的各个领域都广泛采用了自动化控制技术（可以说工业革命和战争促使了经典控制理论的发展）。科学技术的发展不仅需要迅速地发展控制理论，而且也给现代控制理论的发展准备了两个重要的条件――现代数学和数字计算机。现代数学，例如泛函分析、现代代数等，为现代控制理论提供了多种多样的分析工具；而数字计算机为现代控制理论发展提供了应用的平台。[1]

在二十世纪五十年代末，计算机技术的飞速发展推动了核能技术、空间技术的发展，并且为多输入多输出系统、非线性系统和时变系统的分析和设计提供了新的手段。

五十年代后期，贝尔曼（Bellman）等人提出了状态分析法，在1957年提出了动态规划。1959年卡尔曼（Kalman）和布西创建了卡尔曼滤波理论；1960年在控制系统的研究中成功地应用了状态空间法，并提出了可控性和可观测性的新概念。

由上面的历史背景介绍可以看出，现代控制理论是在自动控制理论的基础上发展得到的，尽管两种理论在方法和思路上有显著的不同，但是在教授的时候不能将两者视为单独的个体。笔者每次在绪论部分都会系统化地讲解理论的产生，以让学生对两门课程形成一个初步的比较清晰的认识。

二、理论教学的系统性

在这两门课程的理论教学过程中，虽然涉及到的知识点有差异，但是经笔者研究，在具体教学中，两门课程的教学有些许共性，比如说两门课程的教学流程就基本一致。如图1所示：相对于现代控制原理而言，自动控制原理理论推导较少，同时其工科背景较强，实例较多。在学习之初，可先帮助学生搭建起分析问题和解决问题的基本框架，形成一个较为初步的系统观。

自动控制原理分析问题的核心是数学建模，稳定性判断和性能指标的计算，[2]主要分析方法是时域分析法、频域分析法和根轨迹分析法。时域分析法直观易懂，频域分析法是自动控制原理的核心，根轨迹分析法在目前的工程实践中已用的很少，在学时有限的情况下可略讲。在实际讲解的过程中，要合理安排学时，适当加快时域分析法的讲授，略讲根轨迹分析法，重点讲解频域分析法及系统校正。

现代控制理论包含了大量的理论概念机数学公式，在实际讲授中，应弱化理论推导，在教学过程中可结合倒立摆工程实例，从建模、稳定性分析、能控能观性分析、极点配置到状态反馈，形成一个较为完整的分析过程。[3]

总而言之，在讲解的过程中，注重引言，初步建立系统观，结合实例，比较异同，突出重难点，最后再通过总结强化各知识点之间的联系。[4]

三、实践教学的系统性

1.重视实验，理论教学和实验教学的系统化[5]

以往，控制理论的实验课和理论课教学是独立的，理论课教师和实验课教师各行其道，相互交流匮乏。目前，学院已明确提出，理论课教学和实验课教学的一致性，理论课教师必须参与进实验教学，教学手段要丰富、系统。

2.实验箱教学和仿真教学的系统化

首先在实验箱上搭建模拟电路，利用信号发生器、示波器等测量波形和数据。同时引入MATLAB仿真，先引出数学模型，利用MATLAB强大的系统工具箱分析并绘制各种相应曲线，利用Simulink工具箱进行校正和状态反馈设计。[6]最后，对比电路测试波形和仿真结果，可让学生深入了解理论和实际参数之间的差异，进而寻找原因，加深理解。

四、今后教学方向

在今后的教学过程中，可进一步加强比较，加强学生的系统观，并且尝试迁移到其他相关学科，加强学生对整个学科的理解。

参考文献：

[1]万雄波，杨方.基于“自动控制原理”与“现代控制理论”课程异同点分析的教学探索[J].科教文汇，2013，（7）：56-57.

[2]孙韵钰.“相似论”在“自动控制理论”课程教学中的运用[J].消费电子，2013，（7）.

[3]王斌，李斌.“现代控制理论”教学改革与实践[J].中国电力教育，2013，（10）：61-62.

[4]李长云.“自动控制理论”的系统化教学实践[J].电气电子教学学报，2013，（8）：75-77.

现代控制技术论文范文第15篇

素质教育背景下，教学改革工作已经成为教育事业发展面临的一个重要议题。教学改革，注重立足于实际教学情况，对原有教学方法进行变革，从而使教学效果得到更好的提升。就以自动控制技术课程问题，在进行教学改革过程中，要立足于自动控制技术课程的基本内容，围绕现阶段教育教学工作存在的问题，有针对性的进行改变，从而有效提升自动控制技术课程的教学效果。

关键词：

自动控制技术课程；教学改革；教学问题

现代化信息技术的发展，为教学工作提供了新的契机，通过“信息技术+教学课程”的发展模式，有利于对原有教学模式进行转变，实现教学的动态化发展，使教学效果得到提升。自动控制技术课程教学过程中，随着微机控制技术的快速发展，新的电器元件出现，工业控制方法发生了巨大的变革，这要求教学工作也必须做出适当的调整，以满足实际发展需要。自动控制技术课程在新的发展时期，要注重面向现代化，结合企业的实际情况，有针对性的做好课程改革，使教学工作更好的结合学生情况，发挥学生的主观能动性，从而促进教学工作更好的发展和进步。

一、自动控制技术课程教学内容及特征分析

（一）课程内容

1.经典控制理论

经典控制理论是自动控制技术课程的重要内容，其主要研究内容包括系统运动的稳定性、时间域、频率域中系统的运动特性、控制系统的设计原理和校正方法。经典控制理论主要包括了三个方面内容，分别是线性控制理论、采样控制理论和非线性控制理论。经典控制理论是自动控制技术课程的关键组成部分，在讲解过程中，需要学生对理论知识进行理解，并借助于经典控制理论对实际问题进行研究和分析。

2.现代控制理论

现代控制理论是建立在状态空间法基础上的一种控制理论，是自动控制技术课程的一个重要组成部分。现代控制理论研究的主要内容在于对控制系统的分析和设计。相对于经典控制理论而言，现代控制理论涉及到的内容更加广泛，包括了线性、非线性系统、定常系统、时变系统、单变量、多变量系统。

（二）课程特点

1.技术融合趋势增强

在进行自动控制技术课程教学过程中，其对基础知识的关注度较高，通过基础知识教育，使学生对自动控制技术内容予以了解，为自动控制技术的实际应用创造了有利条件[5]。通过系统的讲解控制电器的结构、原理、功能、特点，将信息技术与自动控制技术进行结合，有效提升自动控制技术的自动化、智能化水平，实现这一技术的有效利用。

2.应用性增强

实践性是自动控制技术的突出特征，如何把握其实践性，是自动控制技术教学必须把握的一个关键点。在教学过程中，要注重对实际问题进行把握，使自动控制技术应用于实际问题解决当中。只有这样，才能够保证自动控制技术的发展目标得以实现，更好的提升学生的实践能力。

3.领域范围得到较大拓展

自动控制技术涉及到的范围得到了较大的拓展，并且与其他学科之间呈现出日益密切的联系。例如机械自动化、计算机软件、计算机应用、电子通信等等。教学内容的不断拓展，要求教学工作必须综合性的发展，才能够较好的满足实际需要。

二、自动控制技术课程教学现状分析

（一）课堂教学枯燥

自动控制技术在教学过程中，由于其理论性较强，导致课堂教学枯燥的问题较为显著。自动控制技术教学，需要使学生对基础理论知识予以了解，在此基础上，才能够加入实践内容，促进学生学习效果的提升。但理论知识讲解，难度较大，学生理解起来也面临着一定的困难性。此外，教学工作开展，传统教学理论对现代自动控制技术课程教学有着较大的影响，灌输式教学模式仍旧存在，这给自动控制技术教学带来了诸多不利影响。

（二）实验内容陈旧

自动控制技术的实践性较强，注重使学生对相关技术手段进行应用，提升学生的实践动手能力。在这一过程中，自动控制技术教学必须融入实验，以实现促进学生对理论知识的理解。但从实际情况来看，高校实验项目较少，并且实验内容缺乏更新，与新的发展形势缺乏契合度。在进行实验教学过程中，设备更新较慢，一些实验设备无法满足自动控制技术的发展需要，不能够将新技术、新手段加入到实验当中。

（三）课程建设滞后性

课程建设问题关系到了自动控制技术课程的更新。随着现代信息技术的快速发展，自动控制技术更新换代较快，新技术层出不穷，这一背景环境下，课程建设问题对于自动控制技术课程教学有着直接的影响。我国自动控制技术课程建设过程中，由于课程理论性较强，相关理论研究较为滞后，导致课程建设之初，面临较大的困难。

三、教学改革思路分析

针对于现阶段自动控制技术教学存在的问题，实现自动控制技术课程教学改革显得尤为必要。在教学改革过程中，一是要转变传统的教学思路，由“教”的方向朝着“学”的方向过渡，即突出学生主体地位，发挥教师的主导作用，增强教师和学生之间的联系，促进教学效果的提升。具体操作过程中，可遵循以下思路：问题→推理→验证→解决→提高。同时，要注重做好实验室建设，并能够做好课程改革，只有这样，才能够更好的提升自动化控制技术课程教学效果。

（一）加强现代化教学手段应用

信息技术的快速发展以及多媒体技术在课程教学中的应用，很好的实现了静态教学朝着动态教学的转变，受此影响，理论教学的趣味性得到了较大程度的提升。结合自动控制技术课程特征来看，如何使理论课程教学的枯燥性问题得以改变，对于提升学生学习积极性，使学生积极、主动的学习，对于教学效果提升有着巨大的影响。自动控制技术课程教学过程中，要注重将多媒体技术进行应用，利用多媒体课件对理论知识进行讲解，将理论知识进行形象化、生动化的体现，这样一来，可以更好的吸引学生的注意力，发挥学生主观能动性。同时，学生学习兴趣的提升，有利于实现教学过度目标，突出学生的主体地位。随着信息技术、多媒体技术的不断发展，将多媒体课程覆盖率进行扩大，突出理论教学的直观性和趣味性，是自动控制技术课程教学改革的一个关键性问题。高校在实际操作过程中，要立足于自身发展现状，对这一技术手段予以充分关注，只有这样，才能够更好的提升教学效果。

（二）关注课程建设问题

上文分析中提到，课程建设问题是自动控制技术课程改革发展的一个关键点，它是自动控制技术课程的内在和灵魂，课程建设效果好坏，对于学科发展有着巨大的影响。自动控制技术课程的范围不断扩大，学科交融性特征日益突出，这一形势下，需要对课程建设问题予以充分关注。结合21世纪自动化控制技术的发展形势来看，信息化、数字化、智能化普及速度加快，这为自动控制技术课程内容丰富创造了有利条件。在课程建设过程中，要加强对新技术的研究，将新理论、新内容写入自动控制技术课程，使学生对学科发展前沿予以更好的了解，开拓学生的视野，更好的提升学生的能力。课程建设要关注于教学内容更新问题，能够在原有基础上，加入新的内容。课程建设工作的开展，瞄准学科前沿是其发展的关键一环，在具体操作过程中，要注重加强科研力量投入，并且注重对教学资源进行搜集，通过建立有效的合作模式，实现信息资源共享，为自动控制技术课程更新，创造有利条件。

（三）加强教学评价模式转变

教学评价主要目的在于对现有教学模式取得的教学效果进行评估，通过构建科学、合理的教学评价模式，更好的发现教学过程中存在的实际问题，从而通过问题解决，有效的提升教学质量和教学效果。自动控制技术课程教学改革工作，必须对教学评价模式予以关注，能够立足于现阶段教学特征，合理的设计教学评价方法。高职院校在开展自动控制技术课程教学过程中，其出发点在于满足学生的就业需要，围绕“就业”展开课程培训，以增强学生的实践动手能力。因此，考虑到现今的实际情况，自动控制技术课程教学评价方式必须得到转变。原有教学评价模式主要围绕学生成绩进行评价，忽略了对学生实际技能掌握情况的评估，教学评价片面性问题比较突出。在教学评价模式转变过程中，要结合学生的具体情况，从整体角度出发，统筹兼顾，对学生学习的各个环节予以认真思考。

四、结语

自动控制技术课程教学改革工作，必须立足于现阶段的发展情况，瞄准学科发展前沿，以发展眼光看待具体问题。在实际操作过程中，围绕自动控制技术课程内容、课程特点展开，不断的对教学方法进行更新和换代，从而更好的提升教学效果，促进学科的长远发展和进步。

参考文献：

[1]陈慧蓉,张学亮.“任务驱动:教、学、做一体”在自动控制技术课程中的应用[J].宿州学院学报,2011,08:124-126.

[2]严春平,彭雪峰,宋耀华.MATLAB在自动控制技术课程中的应用[J].九江职业技术学院学报,2015,04:18-19+11.

[3]王莉.创新人才培养模式下成果导向课程的实践研究———以《自动控制技术》课程为例[J].才智,2016,24:15.

[4]徐纪康,罗钦,肖曼琳.关于《列车运行自动控制技术》课程教学改革的思考[J].科技资讯,2015,02:146.