張楠

摘 要 自動(dòng)化控制作為一個(gè)獨(dú)立的學(xué)科發(fā)展迅速，被廣泛應(yīng)用社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，發(fā)揮著不可替代的作用。自動(dòng)化控制是按照生產(chǎn)要求和生產(chǎn)目標(biāo)通過(guò)機(jī)器、設(shè)備，代替人為的操作進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)，取代了人力的投入，對(duì)于生產(chǎn)率的提高具有重要作用，是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展的重要標(biāo)志。自動(dòng)化控制理論自誕生以來(lái)經(jīng)歷了一系列的發(fā)展過(guò)程，本文就此問(wèn)題展開(kāi)討論。

關(guān)鍵詞 自動(dòng)化技術(shù)；自動(dòng)化控制理論；發(fā)展；分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）17-0007-01

自動(dòng)化控制作為工程科學(xué)的分支學(xué)科，從宏觀上來(lái)說(shuō)是指將人力直接操作機(jī)器和設(shè)備加以取代，利用能源和裝置元件按照生產(chǎn)要求和產(chǎn)生目標(biāo)完成生產(chǎn)工作。自動(dòng)化控制綜合了機(jī)電、計(jì)算機(jī)、通訊等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)技術(shù)和應(yīng)用工具，將多種技術(shù)融合起來(lái)，形成自動(dòng)化的控制系統(tǒng)來(lái)代替人力的工作程序。自動(dòng)控制理論是相對(duì)人工控制而言的，不需要人力的親自參與，利用自動(dòng)化控制裝置或者設(shè)備按照預(yù)定的程序或者規(guī)律自動(dòng)運(yùn)行，將人力從復(fù)雜危險(xiǎn)的工作環(huán)境中替代，大大減少了人力的投入，有效緩解了人力操作的強(qiáng)度和壓力，同時(shí)提高了工作的質(zhì)量和工作效率。

1 自動(dòng)化技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展

自動(dòng)化技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展大致可分為四個(gè)階段：第一階段，18世紀(jì)前期自動(dòng)化裝置出現(xiàn)。人類(lèi)為了減輕生產(chǎn)生活中繁重的勞動(dòng)壓力，逐漸學(xué)會(huì)了對(duì)自然界的資源加以利用。利用自然的動(dòng)力，如風(fēng)力、水利等資源來(lái)替代人力的勞動(dòng)，簡(jiǎn)易的自動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)自然資源中的動(dòng)力的初步控制，使人們繁雜的體力和腦力勞動(dòng)中一部分被取代。第二階段，18世紀(jì)末20世紀(jì)初，自動(dòng)化技術(shù)初步形成。第三階段，20世紀(jì)中期，自動(dòng)化開(kāi)始快速發(fā)展，進(jìn)入局部自動(dòng)化時(shí)期。20世紀(jì)40年代，來(lái)自美國(guó)的核物理學(xué)家和電氣工程師在電子管和數(shù)字管的基礎(chǔ)上研制出第一臺(tái)計(jì)算機(jī)。隨后的幾年時(shí)間里專(zhuān)家和工程師對(duì)計(jì)算機(jī)的性能進(jìn)行了完善、改良和升級(jí)，使其功能更加強(qiáng)大、更加實(shí)用。計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生為控制系統(tǒng)的程序控制和邏輯控制再到數(shù)字控制打下了良好的基礎(chǔ)。隨著計(jì)算機(jī)和單片機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展，如今在復(fù)雜的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)和單片機(jī)已經(jīng)成為其中不可替代的一部分，在控制和計(jì)算方面發(fā)揮整重要的作用。第四階段，20世紀(jì)中期至今，已經(jīng)全面進(jìn)入了綜合自動(dòng)化的時(shí)期。隨著工業(yè)化的發(fā)展的日益復(fù)雜，經(jīng)典控制理論已經(jīng)顯得陳舊落后，無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需求。自動(dòng)化控制理論的迅速發(fā)展促進(jìn)了現(xiàn)代控制理論的誕生。

自動(dòng)控制系統(tǒng)經(jīng)歷了一系列的發(fā)展更新，其類(lèi)型從單一向多元化發(fā)展?，F(xiàn)今自動(dòng)控制系統(tǒng)主要分為恒指自動(dòng)控制、程序自動(dòng)控制、伺服系統(tǒng)三種主要類(lèi)型。雖然類(lèi)型不同，但是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成上大致相同：1）給定環(huán)節(jié)，負(fù)責(zé)信號(hào)輸入；2）反饋環(huán)節(jié)，負(fù)責(zé)對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行反饋信號(hào)的轉(zhuǎn)換；3）比較環(huán)節(jié)，負(fù)責(zé)比較輸入信號(hào)和反饋信號(hào)間的誤差；4）控制器，是系統(tǒng)核心，根據(jù)比較環(huán)節(jié)發(fā)送過(guò)來(lái)的誤差信息，依據(jù)一定的規(guī)則發(fā)出控制調(diào)整的信號(hào)；5）執(zhí)行機(jī)構(gòu)，按照控制信號(hào)的指示運(yùn)行工作。6）控制對(duì)象，多為生產(chǎn)過(guò)程或者生產(chǎn)設(shè)備。7）校正環(huán)節(jié)，個(gè)別伺服系統(tǒng)沒(méi)有采用標(biāo)準(zhǔn)話(huà)控制器，這就需要校正環(huán)節(jié)對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行誤差校正。

2 自動(dòng)化控制的基本原理

自動(dòng)化控制基本原理可通過(guò)前饋控制和反饋控制兩個(gè)詞來(lái)表現(xiàn)。前饋控制是建立在干擾量得基礎(chǔ)之上的，控制量會(huì)由于干擾量得變化而發(fā)生變動(dòng)，預(yù)先施加一個(gè)作用用以對(duì)干擾量加以抵消，使被控量保持恒定，不受干擾量的影響。反饋控制是建立在被控量偏差的基礎(chǔ)之上的，當(dāng)被控量發(fā)生改變時(shí)，控制器機(jī)構(gòu)會(huì)接收到的反饋信號(hào)進(jìn)行輸出控制反應(yīng)，對(duì)變化進(jìn)行調(diào)整，也就是說(shuō)只有控制量變化，才會(huì)有反饋控制的輸出。但是無(wú)論是前饋控制還是反饋控制，目的都是一致的，都是為了被控量按照任務(wù)要求穩(wěn)定輸出。

3 自動(dòng)化控制的發(fā)展趨勢(shì)

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，自動(dòng)化控制技術(shù)在已有的技術(shù)成果的基礎(chǔ)上，也呈現(xiàn)出以下良好的發(fā)展趨勢(shì)。

1）自動(dòng)化控制系統(tǒng)的復(fù)雜化。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，為了跟隨高新技術(shù)發(fā)展的步伐，滿(mǎn)足各行業(yè)領(lǐng)域的需要，自動(dòng)化控制系統(tǒng)必將朝著大規(guī)?；?fù)雜化得方向發(fā)展。自動(dòng)化控制系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，其建模和仿真的工作任務(wù)也將面臨越來(lái)越多的困難。系統(tǒng)的建模涉及范圍廣泛，模型的轉(zhuǎn)換、分辨率、模型之間的融合集成都是亟待解決的問(wèn)題。同時(shí)，對(duì)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化和運(yùn)用也是研究工作中的

重點(diǎn)。

2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和算法的優(yōu)化。自動(dòng)化控制系統(tǒng)在應(yīng)用和發(fā)展中，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方向朝著分布式分層遞階控制發(fā)展前進(jìn)，隨著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展，控制算法也隨之發(fā)展進(jìn)化。

3）混雜控制系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用。最近幾年，混雜控制系統(tǒng)迅速發(fā)展，很快受到行業(yè)的關(guān)注和重視，很多專(zhuān)家學(xué)者致力于該理論的研究。混雜控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是通過(guò)一個(gè)框架結(jié)構(gòu)的建立，將離散系統(tǒng)和連續(xù)系統(tǒng)加以綜合，在框架內(nèi)部進(jìn)行集成分析，形成一個(gè)綜合優(yōu)化的系統(tǒng)。該系統(tǒng)的核心與自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心一樣都是反饋和優(yōu)化。混雜控制系統(tǒng)綜合數(shù)學(xué)、人工智能等多種學(xué)科技術(shù)，是自動(dòng)化控制學(xué)科發(fā)展的里程碑。

4）非線性控制系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用。在控制領(lǐng)域總，非線性控制系統(tǒng)理論一直備受關(guān)注，發(fā)展迅速。在未來(lái)的技術(shù)發(fā)展中，非線性控制系統(tǒng)以清晰的模型為基礎(chǔ)，朝著更簡(jiǎn)單化、更實(shí)用化、高性能化得方向發(fā)展。

5）智能化控制系統(tǒng)?，F(xiàn)今智能化控制系統(tǒng)已經(jīng)逐漸興起，并且表現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。在未來(lái)自動(dòng)化控制的發(fā)展中，智能化系統(tǒng)能夠?qū)?fù)雜化得大規(guī)模的工業(yè)過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)化、智能化的全程控制和決策。未來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，為智能化控制系統(tǒng)提供技術(shù)支持和保障。智能控制技術(shù)的發(fā)展將包含更多的性能，涉及更廣的范圍，融合更多的現(xiàn)今技術(shù)，在軍事、航空航天、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、金融等等各個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮重要的作用，為社會(huì)的發(fā)展和人民的生活服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]秦世引.展示面向21世紀(jì)自動(dòng)化新技術(shù)的IFAC[J].自動(dòng)化信息，2012（6）：30-40.

[2]顧幸生，劉漫丹，張凌波.現(xiàn)代控制理論及應(yīng)用[M].上海：華東理工大學(xué)出版社，2013：25-26.

[3]張曉江，方敏.“自動(dòng)控制理論”教學(xué)內(nèi)容發(fā)展歷程與優(yōu)化措施[M].北京：中國(guó)電力教育出版社，2010：12-13.endprint

摘 要 自動(dòng)化控制作為一個(gè)獨(dú)立的學(xué)科發(fā)展迅速，被廣泛應(yīng)用社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，發(fā)揮著不可替代的作用。自動(dòng)化控制是按照生產(chǎn)要求和生產(chǎn)目標(biāo)通過(guò)機(jī)器、設(shè)備，代替人為的操作進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)，取代了人力的投入，對(duì)于生產(chǎn)率的提高具有重要作用，是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展的重要標(biāo)志。自動(dòng)化控制理論自誕生以來(lái)經(jīng)歷了一系列的發(fā)展過(guò)程，本文就此問(wèn)題展開(kāi)討論。

關(guān)鍵詞 自動(dòng)化技術(shù)；自動(dòng)化控制理論；發(fā)展；分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）17-0007-01

自動(dòng)化控制作為工程科學(xué)的分支學(xué)科，從宏觀上來(lái)說(shuō)是指將人力直接操作機(jī)器和設(shè)備加以取代，利用能源和裝置元件按照生產(chǎn)要求和產(chǎn)生目標(biāo)完成生產(chǎn)工作。自動(dòng)化控制綜合了機(jī)電、計(jì)算機(jī)、通訊等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)技術(shù)和應(yīng)用工具，將多種技術(shù)融合起來(lái)，形成自動(dòng)化的控制系統(tǒng)來(lái)代替人力的工作程序。自動(dòng)控制理論是相對(duì)人工控制而言的，不需要人力的親自參與，利用自動(dòng)化控制裝置或者設(shè)備按照預(yù)定的程序或者規(guī)律自動(dòng)運(yùn)行，將人力從復(fù)雜危險(xiǎn)的工作環(huán)境中替代，大大減少了人力的投入，有效緩解了人力操作的強(qiáng)度和壓力，同時(shí)提高了工作的質(zhì)量和工作效率。

1 自動(dòng)化技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展

自動(dòng)化技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展大致可分為四個(gè)階段：第一階段，18世紀(jì)前期自動(dòng)化裝置出現(xiàn)。人類(lèi)為了減輕生產(chǎn)生活中繁重的勞動(dòng)壓力，逐漸學(xué)會(huì)了對(duì)自然界的資源加以利用。利用自然的動(dòng)力，如風(fēng)力、水利等資源來(lái)替代人力的勞動(dòng)，簡(jiǎn)易的自動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)自然資源中的動(dòng)力的初步控制，使人們繁雜的體力和腦力勞動(dòng)中一部分被取代。第二階段，18世紀(jì)末20世紀(jì)初，自動(dòng)化技術(shù)初步形成。第三階段，20世紀(jì)中期，自動(dòng)化開(kāi)始快速發(fā)展，進(jìn)入局部自動(dòng)化時(shí)期。20世紀(jì)40年代，來(lái)自美國(guó)的核物理學(xué)家和電氣工程師在電子管和數(shù)字管的基礎(chǔ)上研制出第一臺(tái)計(jì)算機(jī)。隨后的幾年時(shí)間里專(zhuān)家和工程師對(duì)計(jì)算機(jī)的性能進(jìn)行了完善、改良和升級(jí)，使其功能更加強(qiáng)大、更加實(shí)用。計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生為控制系統(tǒng)的程序控制和邏輯控制再到數(shù)字控制打下了良好的基礎(chǔ)。隨著計(jì)算機(jī)和單片機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展，如今在復(fù)雜的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)和單片機(jī)已經(jīng)成為其中不可替代的一部分，在控制和計(jì)算方面發(fā)揮整重要的作用。第四階段，20世紀(jì)中期至今，已經(jīng)全面進(jìn)入了綜合自動(dòng)化的時(shí)期。隨著工業(yè)化的發(fā)展的日益復(fù)雜，經(jīng)典控制理論已經(jīng)顯得陳舊落后，無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需求。自動(dòng)化控制理論的迅速發(fā)展促進(jìn)了現(xiàn)代控制理論的誕生。

自動(dòng)控制系統(tǒng)經(jīng)歷了一系列的發(fā)展更新，其類(lèi)型從單一向多元化發(fā)展?，F(xiàn)今自動(dòng)控制系統(tǒng)主要分為恒指自動(dòng)控制、程序自動(dòng)控制、伺服系統(tǒng)三種主要類(lèi)型。雖然類(lèi)型不同，但是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成上大致相同：1）給定環(huán)節(jié)，負(fù)責(zé)信號(hào)輸入；2）反饋環(huán)節(jié)，負(fù)責(zé)對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行反饋信號(hào)的轉(zhuǎn)換；3）比較環(huán)節(jié)，負(fù)責(zé)比較輸入信號(hào)和反饋信號(hào)間的誤差；4）控制器，是系統(tǒng)核心，根據(jù)比較環(huán)節(jié)發(fā)送過(guò)來(lái)的誤差信息，依據(jù)一定的規(guī)則發(fā)出控制調(diào)整的信號(hào)；5）執(zhí)行機(jī)構(gòu)，按照控制信號(hào)的指示運(yùn)行工作。6）控制對(duì)象，多為生產(chǎn)過(guò)程或者生產(chǎn)設(shè)備。7）校正環(huán)節(jié)，個(gè)別伺服系統(tǒng)沒(méi)有采用標(biāo)準(zhǔn)話(huà)控制器，這就需要校正環(huán)節(jié)對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行誤差校正。

2 自動(dòng)化控制的基本原理

自動(dòng)化控制基本原理可通過(guò)前饋控制和反饋控制兩個(gè)詞來(lái)表現(xiàn)。前饋控制是建立在干擾量得基礎(chǔ)之上的，控制量會(huì)由于干擾量得變化而發(fā)生變動(dòng)，預(yù)先施加一個(gè)作用用以對(duì)干擾量加以抵消，使被控量保持恒定，不受干擾量的影響。反饋控制是建立在被控量偏差的基礎(chǔ)之上的，當(dāng)被控量發(fā)生改變時(shí)，控制器機(jī)構(gòu)會(huì)接收到的反饋信號(hào)進(jìn)行輸出控制反應(yīng)，對(duì)變化進(jìn)行調(diào)整，也就是說(shuō)只有控制量變化，才會(huì)有反饋控制的輸出。但是無(wú)論是前饋控制還是反饋控制，目的都是一致的，都是為了被控量按照任務(wù)要求穩(wěn)定輸出。

3 自動(dòng)化控制的發(fā)展趨勢(shì)

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，自動(dòng)化控制技術(shù)在已有的技術(shù)成果的基礎(chǔ)上，也呈現(xiàn)出以下良好的發(fā)展趨勢(shì)。

1）自動(dòng)化控制系統(tǒng)的復(fù)雜化。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，為了跟隨高新技術(shù)發(fā)展的步伐，滿(mǎn)足各行業(yè)領(lǐng)域的需要，自動(dòng)化控制系統(tǒng)必將朝著大規(guī)?；?fù)雜化得方向發(fā)展。自動(dòng)化控制系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，其建模和仿真的工作任務(wù)也將面臨越來(lái)越多的困難。系統(tǒng)的建模涉及范圍廣泛，模型的轉(zhuǎn)換、分辨率、模型之間的融合集成都是亟待解決的問(wèn)題。同時(shí)，對(duì)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化和運(yùn)用也是研究工作中的

重點(diǎn)。

2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和算法的優(yōu)化。自動(dòng)化控制系統(tǒng)在應(yīng)用和發(fā)展中，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方向朝著分布式分層遞階控制發(fā)展前進(jìn)，隨著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展，控制算法也隨之發(fā)展進(jìn)化。

3）混雜控制系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用。最近幾年，混雜控制系統(tǒng)迅速發(fā)展，很快受到行業(yè)的關(guān)注和重視，很多專(zhuān)家學(xué)者致力于該理論的研究?；祀s控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是通過(guò)一個(gè)框架結(jié)構(gòu)的建立，將離散系統(tǒng)和連續(xù)系統(tǒng)加以綜合，在框架內(nèi)部進(jìn)行集成分析，形成一個(gè)綜合優(yōu)化的系統(tǒng)。該系統(tǒng)的核心與自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心一樣都是反饋和優(yōu)化?；祀s控制系統(tǒng)綜合數(shù)學(xué)、人工智能等多種學(xué)科技術(shù)，是自動(dòng)化控制學(xué)科發(fā)展的里程碑。

4）非線性控制系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用。在控制領(lǐng)域總，非線性控制系統(tǒng)理論一直備受關(guān)注，發(fā)展迅速。在未來(lái)的技術(shù)發(fā)展中，非線性控制系統(tǒng)以清晰的模型為基礎(chǔ)，朝著更簡(jiǎn)單化、更實(shí)用化、高性能化得方向發(fā)展。

5）智能化控制系統(tǒng)?，F(xiàn)今智能化控制系統(tǒng)已經(jīng)逐漸興起，并且表現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。在未來(lái)自動(dòng)化控制的發(fā)展中，智能化系統(tǒng)能夠?qū)?fù)雜化得大規(guī)模的工業(yè)過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)化、智能化的全程控制和決策。未來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，為智能化控制系統(tǒng)提供技術(shù)支持和保障。智能控制技術(shù)的發(fā)展將包含更多的性能，涉及更廣的范圍，融合更多的現(xiàn)今技術(shù)，在軍事、航空航天、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、金融等等各個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮重要的作用，為社會(huì)的發(fā)展和人民的生活服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]秦世引.展示面向21世紀(jì)自動(dòng)化新技術(shù)的IFAC[J].自動(dòng)化信息，2012（6）：30-40.

[2]顧幸生，劉漫丹，張凌波.現(xiàn)代控制理論及應(yīng)用[M].上海：華東理工大學(xué)出版社，2013：25-26.

[3]張曉江，方敏.“自動(dòng)控制理論”教學(xué)內(nèi)容發(fā)展歷程與優(yōu)化措施[M].北京：中國(guó)電力教育出版社，2010：12-13.endprint

摘 要 自動(dòng)化控制作為一個(gè)獨(dú)立的學(xué)科發(fā)展迅速，被廣泛應(yīng)用社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，發(fā)揮著不可替代的作用。自動(dòng)化控制是按照生產(chǎn)要求和生產(chǎn)目標(biāo)通過(guò)機(jī)器、設(shè)備，代替人為的操作進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)，取代了人力的投入，對(duì)于生產(chǎn)率的提高具有重要作用，是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展的重要標(biāo)志。自動(dòng)化控制理論自誕生以來(lái)經(jīng)歷了一系列的發(fā)展過(guò)程，本文就此問(wèn)題展開(kāi)討論。

關(guān)鍵詞 自動(dòng)化技術(shù)；自動(dòng)化控制理論；發(fā)展；分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）17-0007-01

自動(dòng)化控制作為工程科學(xué)的分支學(xué)科，從宏觀上來(lái)說(shuō)是指將人力直接操作機(jī)器和設(shè)備加以取代，利用能源和裝置元件按照生產(chǎn)要求和產(chǎn)生目標(biāo)完成生產(chǎn)工作。自動(dòng)化控制綜合了機(jī)電、計(jì)算機(jī)、通訊等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)技術(shù)和應(yīng)用工具，將多種技術(shù)融合起來(lái)，形成自動(dòng)化的控制系統(tǒng)來(lái)代替人力的工作程序。自動(dòng)控制理論是相對(duì)人工控制而言的，不需要人力的親自參與，利用自動(dòng)化控制裝置或者設(shè)備按照預(yù)定的程序或者規(guī)律自動(dòng)運(yùn)行，將人力從復(fù)雜危險(xiǎn)的工作環(huán)境中替代，大大減少了人力的投入，有效緩解了人力操作的強(qiáng)度和壓力，同時(shí)提高了工作的質(zhì)量和工作效率。

1 自動(dòng)化技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展

自動(dòng)化技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展大致可分為四個(gè)階段：第一階段，18世紀(jì)前期自動(dòng)化裝置出現(xiàn)。人類(lèi)為了減輕生產(chǎn)生活中繁重的勞動(dòng)壓力，逐漸學(xué)會(huì)了對(duì)自然界的資源加以利用。利用自然的動(dòng)力，如風(fēng)力、水利等資源來(lái)替代人力的勞動(dòng)，簡(jiǎn)易的自動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)自然資源中的動(dòng)力的初步控制，使人們繁雜的體力和腦力勞動(dòng)中一部分被取代。第二階段，18世紀(jì)末20世紀(jì)初，自動(dòng)化技術(shù)初步形成。第三階段，20世紀(jì)中期，自動(dòng)化開(kāi)始快速發(fā)展，進(jìn)入局部自動(dòng)化時(shí)期。20世紀(jì)40年代，來(lái)自美國(guó)的核物理學(xué)家和電氣工程師在電子管和數(shù)字管的基礎(chǔ)上研制出第一臺(tái)計(jì)算機(jī)。隨后的幾年時(shí)間里專(zhuān)家和工程師對(duì)計(jì)算機(jī)的性能進(jìn)行了完善、改良和升級(jí)，使其功能更加強(qiáng)大、更加實(shí)用。計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生為控制系統(tǒng)的程序控制和邏輯控制再到數(shù)字控制打下了良好的基礎(chǔ)。隨著計(jì)算機(jī)和單片機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展，如今在復(fù)雜的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)和單片機(jī)已經(jīng)成為其中不可替代的一部分，在控制和計(jì)算方面發(fā)揮整重要的作用。第四階段，20世紀(jì)中期至今，已經(jīng)全面進(jìn)入了綜合自動(dòng)化的時(shí)期。隨著工業(yè)化的發(fā)展的日益復(fù)雜，經(jīng)典控制理論已經(jīng)顯得陳舊落后，無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需求。自動(dòng)化控制理論的迅速發(fā)展促進(jìn)了現(xiàn)代控制理論的誕生。

自動(dòng)控制系統(tǒng)經(jīng)歷了一系列的發(fā)展更新，其類(lèi)型從單一向多元化發(fā)展?，F(xiàn)今自動(dòng)控制系統(tǒng)主要分為恒指自動(dòng)控制、程序自動(dòng)控制、伺服系統(tǒng)三種主要類(lèi)型。雖然類(lèi)型不同，但是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成上大致相同：1）給定環(huán)節(jié)，負(fù)責(zé)信號(hào)輸入；2）反饋環(huán)節(jié)，負(fù)責(zé)對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行反饋信號(hào)的轉(zhuǎn)換；3）比較環(huán)節(jié)，負(fù)責(zé)比較輸入信號(hào)和反饋信號(hào)間的誤差；4）控制器，是系統(tǒng)核心，根據(jù)比較環(huán)節(jié)發(fā)送過(guò)來(lái)的誤差信息，依據(jù)一定的規(guī)則發(fā)出控制調(diào)整的信號(hào)；5）執(zhí)行機(jī)構(gòu)，按照控制信號(hào)的指示運(yùn)行工作。6）控制對(duì)象，多為生產(chǎn)過(guò)程或者生產(chǎn)設(shè)備。7）校正環(huán)節(jié)，個(gè)別伺服系統(tǒng)沒(méi)有采用標(biāo)準(zhǔn)話(huà)控制器，這就需要校正環(huán)節(jié)對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行誤差校正。

2 自動(dòng)化控制的基本原理

自動(dòng)化控制基本原理可通過(guò)前饋控制和反饋控制兩個(gè)詞來(lái)表現(xiàn)。前饋控制是建立在干擾量得基礎(chǔ)之上的，控制量會(huì)由于干擾量得變化而發(fā)生變動(dòng)，預(yù)先施加一個(gè)作用用以對(duì)干擾量加以抵消，使被控量保持恒定，不受干擾量的影響。反饋控制是建立在被控量偏差的基礎(chǔ)之上的，當(dāng)被控量發(fā)生改變時(shí)，控制器機(jī)構(gòu)會(huì)接收到的反饋信號(hào)進(jìn)行輸出控制反應(yīng)，對(duì)變化進(jìn)行調(diào)整，也就是說(shuō)只有控制量變化，才會(huì)有反饋控制的輸出。但是無(wú)論是前饋控制還是反饋控制，目的都是一致的，都是為了被控量按照任務(wù)要求穩(wěn)定輸出。

3 自動(dòng)化控制的發(fā)展趨勢(shì)

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，自動(dòng)化控制技術(shù)在已有的技術(shù)成果的基礎(chǔ)上，也呈現(xiàn)出以下良好的發(fā)展趨勢(shì)。

1）自動(dòng)化控制系統(tǒng)的復(fù)雜化。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，為了跟隨高新技術(shù)發(fā)展的步伐，滿(mǎn)足各行業(yè)領(lǐng)域的需要，自動(dòng)化控制系統(tǒng)必將朝著大規(guī)?；?fù)雜化得方向發(fā)展。自動(dòng)化控制系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，其建模和仿真的工作任務(wù)也將面臨越來(lái)越多的困難。系統(tǒng)的建模涉及范圍廣泛，模型的轉(zhuǎn)換、分辨率、模型之間的融合集成都是亟待解決的問(wèn)題。同時(shí)，對(duì)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化和運(yùn)用也是研究工作中的

重點(diǎn)。

2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和算法的優(yōu)化。自動(dòng)化控制系統(tǒng)在應(yīng)用和發(fā)展中，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方向朝著分布式分層遞階控制發(fā)展前進(jìn)，隨著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展，控制算法也隨之發(fā)展進(jìn)化。

3）混雜控制系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用。最近幾年，混雜控制系統(tǒng)迅速發(fā)展，很快受到行業(yè)的關(guān)注和重視，很多專(zhuān)家學(xué)者致力于該理論的研究?；祀s控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是通過(guò)一個(gè)框架結(jié)構(gòu)的建立，將離散系統(tǒng)和連續(xù)系統(tǒng)加以綜合，在框架內(nèi)部進(jìn)行集成分析，形成一個(gè)綜合優(yōu)化的系統(tǒng)。該系統(tǒng)的核心與自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心一樣都是反饋和優(yōu)化?；祀s控制系統(tǒng)綜合數(shù)學(xué)、人工智能等多種學(xué)科技術(shù)，是自動(dòng)化控制學(xué)科發(fā)展的里程碑。

4）非線性控制系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用。在控制領(lǐng)域總，非線性控制系統(tǒng)理論一直備受關(guān)注，發(fā)展迅速。在未來(lái)的技術(shù)發(fā)展中，非線性控制系統(tǒng)以清晰的模型為基礎(chǔ)，朝著更簡(jiǎn)單化、更實(shí)用化、高性能化得方向發(fā)展。

5）智能化控制系統(tǒng)?，F(xiàn)今智能化控制系統(tǒng)已經(jīng)逐漸興起，并且表現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。在未來(lái)自動(dòng)化控制的發(fā)展中，智能化系統(tǒng)能夠?qū)?fù)雜化得大規(guī)模的工業(yè)過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)化、智能化的全程控制和決策。未來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，為智能化控制系統(tǒng)提供技術(shù)支持和保障。智能控制技術(shù)的發(fā)展將包含更多的性能，涉及更廣的范圍，融合更多的現(xiàn)今技術(shù)，在軍事、航空航天、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、金融等等各個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮重要的作用，為社會(huì)的發(fā)展和人民的生活服務(wù)。

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