控制理论与控制工程的发展与应用.docx

控制理论与控制工程的发展与应用 摘 要：限制理论作为二十世纪的三项科学革命之一，在现代科学技术及计算机技术快速发展的背景下不断发展和完善，在促进各个领域的发展中有着至关重要的作用，可以说限制理论与限制工程广泛应用到各行各业是时代发展的潮流趋势。本文就此分析了限制理论与限制工程的发展与应用，旨在给相关科研人员进行难题突破供应肯定的参考。 关键词：限制理论；限制工程；发展与应用 二十世纪产生的相对论、量子论和限制论并称为三项科学革命，是人类进一步相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，限制理论与限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，把限制理论与限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 限制理论与限制工程的发展 1.1 限制理论的产生 限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年独创蒸汽机后，把离心式飞锤调速器原理应用到蒸汽机转速限制中，标记着以蒸汽为原动力的机械化时代到来。之后工程界把限制理论应用于调速系统稳定性问题的探讨上来。 随着通讯和技术处理技术的快速发展，电气工程师们探讨出了以试验为基础的频域响应分析法，美国贝尔试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探讨上。限制创始人维纳在总结前人的成果基础上，写成限制论或关于在动物和机器中限制和通讯的科学一文，奠定了限制理论基础。 1.2 限制理论与限制工程的发展 第一阶段：二十世纪4060年头，即古典限制理论时期。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，且大多数探讨的是是线性定常系统，而对非线性系统探讨运用的相平面法变量不超过两个，该限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。 其次阶段：二十世纪6073年头，即现代限制理论时期。这一时期随着空间技术的发展，限制理论渐渐向高性能方向发展，主要是对相对困难问题进行解决。充分运用数学计算机进行分析设计和实时限制，这一过程中出现的非线性、时变、多输出多输入等相对比较困难的系统限制问题已远远超出了古典限制理论的范围，为此提出了最优限制方法，随后又产生自适应限制系统，使现代限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73年头至今，主要是大系统理论和智能限制时期。大系统理论主要是对限制理论广度的拓展，利用限制和信息的观点，对各种大系统的结构、设计、方案等技术理论进行探讨；智能化限制主要是对限制理论深度的开掘，对人类智能活动和信息传递限制规律等进行探讨，并研制出仿人智能的工程限制和信息处理系统，其代表就是智能机器人的独创。 2 限制理论与限制工程的应用 2.1 限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、通信技术和限制技术，且计算机技术是中心，通信技术是关键，限制技术是根本，所以限制学科已发展成为一门基础学科。而且限制理论和限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。所以有专家认为限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。 限制理论和限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，特殊是社会中的困难系统及科学课题，这是限制理论发展和完善的必定趋势，限制理论和限制工程除了要进行结构和性质探讨外，更要对系统运行进行调控。 其次，反馈概念。这一概念是限制理论的核心，是区分于其他学科及理论应用的根本。反馈可以让限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 “一种限制，两种探讨方法，三种系统”的应用 “一种限制”，即最优限制。最优限制是限制理论和限制工程应用的核心内容，主要就是在满意肯定的约束条件基础上，选择最优限制策略，使性能指标极大化或者微小化，让系统限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。 “两种探讨方法”，即PDI限制器和Kalman滤波器。PDI限制器和Kalman滤波器作为限制理论与限制工程的典型探讨方法，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，而且还可以应用到许多非线性系统的证明中。 “三种系统”，即开环限制系统、闭环限制系统和符合限制系统。依据不同的详细应用运用不同的系统。比如说水槽内水位的限制和电加热器中的温度限制，主要利用的是自动限制和闭环系统。 参考文献 1王海龙.谈限制理论与限制工程的发展与应用J.科技创新导报，2022（4）. 2王凡，王思文，郑卫刚.现代限制理论概述及实际应用意义J.网友世界，2022（7）. 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页