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自动控制理论的发展及其应用综述
黄佳彬
3120101224 20世纪40年代,控制论这门学科开始发展,其标志为维纳于1948年出版了自动控制学科史上的名著《控制论,或动物和机器的控制和通信》Cybernetics or control and communication in the animal and machine。控制论思想的提出为现代科学研究提供了新的思想和方法,同时书中的一些新颖的思想和观点吸引了无数学者,令其在自己研究的领域引进控制论
。随着研究队伍的庞大,控制论形成了多个分支,其中主要的几个分支有生物控制论,工程控制论,军事控制论,社会、经济控制论,自然控制论。这里我们主要对工程控制论进行研究。
1.自动控制理论的发展
工程控制论的概念最早由钱学森引入,当时有两种控制理论思想,一种基于时间域微分方程,另一种基于系统的频率特性。这两种思想即为经典控制理论,主要研究的是单输-单输出的控制系统,同时利用分析法与实验验证法这两种方法对某个控制系统进行数学建模,由此可以获得系统各元部件之间的信号传递关系的形象表示。
由于经典控制理论的建立基于传递函数和频率特性,是对系统的外部描述。同时经典控制理论主要研究单输入单输出系统,无法解决现实工程应用中多输入多输出系统的问题,而且经典控制理论只对线性时不变系统进行讨论,存在不少的局限性,由此,现代控制理论逐渐发展起来。
现代控制理论是从线性代数的理论研究上得来的,本质是“时域法”,即基于状态空间

模型在时域对系统进行分析和设计,并且引入“状态”这一概念,“状态变量”和“状态方程”描述系统,以此来反应系统的内在本质和特性。现代控制理论研究的内容主要有三方面: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,这些研究从理论上解决了许多复杂的系统控制问题,但是随着发展,实际生产系统的规模越来越大,控制对象、控制器、控制任务和目的也更为复杂,导致现代控制理论的成果并未有在实际中很好的应用。
智能控制的概念最早是在20世纪70年代由傅京孙教授提出,这一概念最早是为解决经典控制理论和现代控制理论在实际应用上面临的问题而寻求的新出路,也是人工智能与自动控制交叉的产物。1977年,美国学者Saridis在原本的二元结构基础上,提出了三元结构,也就是将“智能控制”归为自动控制、人工智能和运筹学的交叉。后来中南大学的蔡自兴教授又将智能控制理论扩展四元结构,即为自动控制、人工智能、运筹学、信息论的交叉,智能控制系统的理论也进一步得到了完善。

智能控制系统能够在没有外界控制的情况下自主操控机器来完成目标,主要通过研究人类活动及其控制与信息传递过程规律,令机器能够模拟人类行为,达到智能控制和智能决策。它融合了多学科技术,拥有着强大的自适应、自学习的能力,因此它不只是由控制理论支持的控制系统,而是多学科综合发展而来的智能控制系统。

目前,智能控制理论尚未形成一个完整成熟的理论体系,作为控制理论的第三阶段还稍显牵强,但是随着人工智能不断发展,智能控制也正在逐渐成为自动控制理论的热门,智能控制理论在未来必将占据我们的生活,并成为自动控制理论第三阶段的重要分支。
2.自动控制理论的应用

本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/2b54de9b3e1ec5da50e2524de518964bce84d27d.html

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