控制工程基礎-全53集 | 易學族自學網

控制工程簡介

控制工程（control engineering）是處理自動控制系統各種工程實現問題的綜合性工程技術。包括對自動控制系統提出要求（即規定指標）、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。

控制工程普遍使用頻域法（採用系統外部輸入輸出關係的頻率域描述傳遞函數作為分析和設計的基礎）和狀態空間法（建立在狀態變量描述基礎上的對控制系統分析和綜合的方法）。其理論和處理方法涉及許多方面，從線性控制到非線性控制，從單變量控制到多變量控制，從連續控制到採樣控制，從定常控制到隨機控制，從一般的反饋控制到自適應控制等。通常，電子計算機是實現大型控制工程的核心。控制工程的應用範圍早期主要是工業生產過程（如化工、冶金、電氣、紡織等）和武器系統（如槍炮等常規兵器，以及火箭、導彈等），後來擴展到企業管理、城市規劃、交通管制、生物控制、社會經濟的計劃和控制等領域。

控制工程是應用控制理論及技術,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。18世紀，近代工業採用了蒸汽機調速器，是自動控制領域的第一項重大成果。20世紀20年代，以頻域法為主的經典控制技術在工業中獲得了成功的應用。50年代，由於軍事、空間技術以及現代設備日益增加的複雜性的要求，以狀態空間法為主的現代控制理論應運而生。70年代，隨著計算機技術的發展，為滿足向可靠性和靈活性的要求，出現了集計算機技術、控制技術、通訊技術和圖形顯示等技術於一體的各類工業控制技術，如分佈式控制系統 (DCS)等。隨著控制理論與其它學科相互交叉，並向社會經濟系統滲透，以及現代製造業提出的以優質、快捷、低消耗為目標的控制要求，發展了具有大系統協調控制、最優控制以及決策管理的新模式和人工智能、模式識別相結合的智能控制系統。近年來又出現了集設計、製造、管理於一體的CIMS系統和以市場為核心廣泛採用了各類先進控制技術的敏捷控制與製造系統。

控制工程是以控制論、信息論、系統論為基礎，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。與機械工程、計算機技術、儀器儀表工程、電氣工程、電子與信息工程等領域密切相關。

自動控制技術簡介

自動控制（automatic control）是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置，使機器、設備或生產過程的某個工作狀態或參數自動地按照預定的規律運行。自動控制是相對人工控制概念而言的。

自動控制技術的研究有利於將人類從複雜、危險、繁瑣的勞動環境中解放出來並大大提高控制效率。自動控制是工程科學的一個分支。它涉及利用反饋原理的對動態系統的自動影響，以使得輸出值接近我們想要的值。從方法的角度看，它以數學的系統理論為基礎。我們今天稱作自動控制的是二十世紀中葉產生的控制論的一個分支。基礎的結論是由諾伯特·維納，魯道夫·卡爾曼提出的。

室內溫度的調節室內溫度的調節是一個簡明易懂的例子。目的是把室內溫度保持在一個定值θ，儘管開窗等因素使得室內熱量散發出室外（干擾d）。為了達到這個目的，加熱必須被適當的影響。通過閥門的調節，溫度就會保持恆定。除此之外，在人們有感覺之前，暖器熱水的溫度也會受外界溫度的干擾。其餘的例子還有三油桶系統。

數字模型

數字模型這一新名詞將在不遠的未來取代傳統，躍身成為展示內容的另一個新亮點。數字模型超越了單調的實體模型沙盤展示方式，在傳統的沙盤基礎上，增加了多媒體自動化程序，充分表現出區位特點，四季變化等豐富的動態視效。對客戶來說是一種全新的體驗，能夠產生強烈的視覺震撼感。客戶還可通過觸摸屏選擇觀看相應的展示內容，簡單便捷，大大提高了整個展示的互動效果。

數字模型又稱數字沙盤、數字沙盤系統等，它是以三維的手法進行建模，模擬出一個三維的建築、場景、效果，可以在數字場景中任意遊走、馳騁、飛行、縮放，從整體到局部再從局部到整體，無所限制。用三維數字技術搭建的三維數字城市、虛擬樣板間，交通橋樑仿真、園林規劃三維可視化、古建三維仿真、機械工業設備仿真演示借助 pc機、顯示系統等起到展示、解說、指揮、講解等作用。

多媒體沙盤是利用投影設備結合物理規劃模型，通過精確對位，製作動態平面動畫，並投射到物理沙盤，從而產生動態變化的新的物理模型表現形式。