探析控製工程理論及工程應用
工程與技術
作者：王秋菊
【摘要】控製工程是應用控製理論及技術，滿足和實現現代工業、農業以及其他社會經濟等領域日益增長的自動化、智能化需求的重要的工程領域。在工程和科學技術發展過程中，起著非常重要的作用。控製工程是以控製論、信息論、係統論為基礎，以工程應用為主要目的工程領域。其應用已遍及工業、農業、交通、環境、軍事、生物、醫學、經濟、金融和社會各個領域。
【關鍵詞】控製工程 概念 應用
一、控製工程的定義及目標
控製工程是處理自動控製係統各種工程實現問題的綜合性工程技術。包括對自動控製係統提出要求、進行設計、構造、運行、分析、檢驗等過程。它是在電氣工程和機械工程的基礎上發展起來的。控製工程普遍使用頻域法和狀態空間法。其理論和處理方法涉及許多方麵，從線性控製到非線性控製，從單變量控製到多變量控製，從連續控製到采樣控製，控製工程從定常控製到隨機控製，從一般的反饋控製到自適應控製等。通常，電子計算機是實現大型控製工程的核心。控製工程的應用範圍早期主要是工業生產過程和武器係統，後來擴展到企業管理、城市規劃、交通管製、生物控製、社會經濟的計劃和控製等領域。
培養從事設備製造及生產，工程施工，經濟社會係統運行中的控製係統設備、控製裝置的設計、研發、管理的高級工程技術人才。控製工程領域工程碩士要求掌握現代控製領域的基礎理論、方法和技術。具有從事實際控製係統、設備或裝置的開發設計能力、工藝設計和實施能力及使用維護等能力。更重要的應具有一定實際工作經驗，能解決工程實際中出現實際問題，掌握一門外語，能夠順利閱讀本工程領域的科技資料及文獻。
二、控製理論與控製工程的產生及發展
控製理論作為對社會發展具有重要影響意義的學科，其產生起源可上溯至十八世紀發生在英國的技術革命中，瓦特在蒸汽機的發明之後，將離心式非錘調速器的相關控製原理應用於蒸汽機轉速的控製中，開創出以蒸汽作為原動力的機械化格局，而之後的工程界逐漸的將控製理論應用於調速係統穩定性的研究中，通信技術和信息處理技術的高速發展，使得電氣工程師們不斷的研究出更為科學全麵的控製係統分析方法，實現了控製係統的條件穩定性及開環不穩定性的分析研究，而控製理論的創始人於1948年所發表的控製理論的相關著作，就控製理論的相關方法所進行得闡述，推動反饋概念的應用並為控製理論的形成奠定下堅實的基礎。
在科技的不斷生產發展中，基於控製理論與控製工程的控製技術也在不斷的完善，尤其是在計算機技術的不斷推動之下，控製理論與控製工程擁有著更深入的發展。就控製理論與控製工程的整體發展曆程而言，可大體上劃分為三個主要的階段，其中第一階段為20世紀的40至60年代，是古典控製理論的形成及發展時期，主要進行單輸入及單輸出問題的解決，多采用以頻率特性、傳遞函數及根軌跡等作為基礎的頻域分析法進行係統的研究，而主要進行研究的係統是線性的定長係統，進行非線性係統分析的過程中所選用的相平麵法要求變量不能超出兩個，該控製理論可實現生產過程中的多種單輸入單輸出類問題的有效解決。第二個階段為20世紀60年代到70年代的現代控製理論的形成與發展階段，該階段已經步入空間技術時期，控製工程也向性能更高的方向上發展，數字計算機的配合應用，實現了分析設計及實施控製，但時變、多輸出多輸入及非線性等較為複雜的係統控製內容使古典控製理論呈現出局限性，而最優控製方法在該階段中提出，使現代控製理論更為完善。第三個階段是20世紀70年代到目前為止的大係統控製理論及智能控製理論時期，其中大係統控製理論是控製理論就廣度上的擴展，利用控製及信息的相關觀點進行大係統其結構方案及總體設計，進行的是分解方法及協調處理的相關基礎性技術理論的研究；智能控製理論是控製理論就深度上的擴展，進行人類智能化活動、控製信息傳遞的規律等的研究，並就仿智能化的工程控製係統及信息處理係統等進行研製。