试论自动控制工程基础与应用

高坡 江苏无线电厂有限公司

试论自动控制工程基础与应用

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自动控制工程基础作为机电专业的基础性内容，其理论核心主要研究的是自动控制系统组成和设计等部分的基本理论知识。近年来，自动控制技术在工控制方面得到广泛应用，在军事、交通、航空等领域也发挥着重要作用。本文主要对自动控制工程基础和应用进行了分析和研究。

自动控制工程 理论基础 应用分析

自动控制系统分别由控制装置和对象构成，尽管经过了多年的不断发展和完善，但是在控制工程基础课程方面仍然存在着一些不足。随着相关技术的持续发展，自动控制理论得到了长足进步，并成为了当前新型产业和相关技术的主要理论支撑之一。自动控制理论的发展和应用将彻底改变传统的生产方式，产品质量得到提高，生产资源利用率和生产效率大幅提升，减少了传统生产模式所造成的浪费。

1 自动控制系统

自动控制包括了开环控制、闭环负反馈控制以及开环和闭环组合的复合控制。其中，闭环控制通过接受偏差信号实现控制作用，精准度高，但系统结构复杂。复合控制和开环控制，复合控制是由开、闭环两部分组成，融合了两种控制的特点。

随着自动控制理论的不断发展，推动了我国信息化建设的长足进步，取得了许多相关领域的成果。自动控制理论的发展与应用使得劳动生产率和产品质量得到大幅度的提升，同时节约了资源。发展自动控制技术，将会对人类的生产活动产生深远影响。

1.1 自动控制系统分类

自动控制系统结构复杂，系统组成的类型也多种多样。总体上可以归为两大类：定常系统和线性定常系统。定常系统的结构和参数等不是一成不变的，它们随时间动态改变。线性定常系统的一些结构和参数等为固定值，它们不随着时间改变，该类型系统的应用较为广泛，近年来我国相关学者已经对此进行了大量研究，并取得了许多研究成果。

1.2 发展历程

自动控制理论形成于人类生产实践并从中得到发展，进而随着科学技术的进步而不断完善。它的发展历经了经典控制理论、现代控制理论、智能控制理论三个理论阶段。要对自动控制理论全面了解，往往需要通过自动控制来实现，在现代控制理论中兼顾了其他空间系统的发展理论。

1.3 计算机控制系统与模拟控制系统

计算机控制系统与模拟控制系统的最大不同在控制器的工作原理。前者是通过计算机来实现，以事件变化模拟量作为系统控制对象和执行部件的信号，而后者则是通过模拟部件来实现，其中的信号随着事件改变而改变，所以该系统的模拟取值具有任意性。数学模型是控制系统的基础，模型构建完成后通过解析法、试验分析法等方式建立相关性，然后对系统展开分析研究。

2 自动控制系统的数学模型

在对自动控制系统的分析和构建过程中，常常要需要构建对应的数字模型，以便于理解系统的结构和运行原理，并参考系统运动过程原理建立相关关系。理解拉式变换和拉式反变化概念和原理是建立自动控制系统的数学模型的前提条件。通过对动态结构图准确理解，能够利用微分方程准确的画出基本结构图。通常情况下，自动控制系统传递函数通过结构变换图输出值。因此，要熟练掌握传递函数和微分方程，充分掌握其相关概念和特征，以便于在理论研究上得到统一属性。

3 分析方法

线性系统包括非线性系统和最小相位系统。系统分析实际上就是对其数学模型进行分析，以相关参数和系统结构等作为参考指标。其中包括稳定和动态性能的分析，通过对参数变换和动态性能产生的影响进行分析和调控，使之达到自动控制系统的要求。

4 系统数学模型

控制系统的数学模型包括多种类型，常用的有微分方程和传递函数等，它们是对系统进行分析的基础。传递函数是在初始状态下对线性定常系统的传递函数，微分方程用于描述控制系统的动态特性。不同的数学模型并不独立，它们之间可以相互转换。

实验测验法:该方法不要求较高的对象清晰特性，只要有输入、输出的数据就可以，但该方法的适用面较窄。

机理分析法:该方法的机理清晰，也要求对象特性清晰，应用范围较大。

结合法:结合法指机理分析法和实验测试法的组合，机理分析法通常用于确定结构，实验测试法则用于确定相关参数，两种方法优势互补，并相互弥补了两者的局限和不足。

控制器因为具有积分作用，它容易受到单方面信号偏差的影响进入深度饱和状态，脱离原有的正常工作状态。为了调控这种状态的出现，一般的做法是在控制器的输出范围达到限值时，限制控制器的积分作用，停止系统的最终输出，从而限制输出值持续上升。

5 结束语

本文重点讨论了自动控制系统的基本理论和分析方法，结合了近些年前沿的技术和相关理论，突出了自动控制理论与时俱进的特点，表明其可随着技术的不断发展具有良好的可升级性。从控制系统理论和概念的角度，介绍控制系统的对象和任务，改变我们对控制系统的传统观念，转变传统的静态观点和局部观点，从整体上深入理解，形成动态行为。

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高坡，1987.07，男，汉族，江苏省徐州市丰县，本科，助理工程师，从事电子通信方面的研究。