自動控制系統理論

自動控制系統理論(theory of automatic con- trol system)研究自動控制系統分析、設計和實際應用的理論.自動控制系統是一類力求以儘可能少的人類干預實現儘可能多的自動監視、檢測、調節和控制作用以達到預期技術要求的人造系統.自動控制理論則研究這類系統的構思、設計、性能、分析，乃至實施和運行的原理和技術.

儘管有許多史前的例子，瓦特蒸汽機上的飛輪調節器應屬最早自覺地完善設計及成功應用的第一個自動調節系統，並在工業革命中起到重要作用.麥克斯韋(Maxwell , J. C.)於1868年發表其穩定性分析的論文，應屬最早的自動控制理論成果.

自動控制系統的標稱行為須用指令來設置，它可以是邏輯開關變量或者連續變化的時間過程.前者靠邏輯驗證來保證其正確性，後者則利用檢測獲取的輸出信號，經過加工處理反饋到系統輸人端進行調整，以減小系統的誤差.

幾乎所有的誤差均來自不確定性，包括系統內部特性的誤差、飄移，外界環境的變化和干擾.這些誤差大多數都可以用反饋技術加以削弱或消除.穩定性可以保證消除初始值誤差，而其中頻率域分析方法又由其對系統特性(階數、參數)不敏感而得到更廣泛的工程應用.隨機系統控制理論研究隨機信號和噪聲的影響和消除，以克服統計的不確定性.最優控制理論研究某些宏觀品質指標的優化，而略去許多不確定的細節.魯棒控制旨在設計一種在整個系統特性變化範圍均能正常工作的系統.自適應、自校正控制則可按系統特性變化隨時跟蹤調節控制參數，以保證其正常工作.模糊控制處理具“模糊性”的不確定因素.自尋最佳和學習控制均採用試探並分析已有反應特性來改進系統品質.利用各種人工智能或軟計算方法(包括神經元網絡、啓發式規則、演化算法等)的智能控制，可模仿人類處理複雜不確定問題的經驗和技巧.目前，非線性控制實際上僅僅觸及千變萬化的非線性現象的一些特殊情形.從而可以認為，整個控制理論基本上都是圍繞克服不確定 J陛這一目標而展開的.

計算機和邏輯控制技術的迅速發展和廣泛應用引出了離散事件和混雜系統的控制理論，儘管它的理論基礎可以回溯到1938年創立的繼電開關電路的分析和邏輯設計理論，它在20世紀80年代的再次繁榮仍應歸功於技術發展的需求和推動.離散事件和混雜系統處理的不僅僅是開關型和連續變量兩種控制範式的結合和應用，也是複雜系統宏微觀層次定性與定量運動形態及其控制手段的綜合集成. 這裏還要強調，它們實際上也符合智能控制的基本思路，如邏輯推理、知識和規則、啓發式搜索等，而且這些原則最後也都將歸結為描述定性行為的離散事件過程，並可用嚴格的理論和先進的技術手段來實現.

綜上所述，自動控制系統的發展趨勢可以概括為多方面的複雜性的綜合: