什么是控制工程
控制系统工程是涉及控制理论原则的工程分支，设计一种以受控方式提供所需行为的系统。因此，尽管控制工程经常在大学电气工程中被教导，但它是一个跨学科的话题。
控制系统工程师分析、设计和优化由机械、电气、化学、冶金、电子或气动元件高度综合协调组成的复杂系统。因此，控制工程涉及各种各样的动态系统，其中包括人类和技术接口。这些系统被广泛地称为控制系统。
控制系统工程着重于系统的分析和设计，以提高系统的响应速度、精度和稳定性。
两种控制系统包括经典方法和现代方法。系统的数学模型被设置为第一步，然后进行分析，设计和测试。检查稳定性的必要条件，最后，优化随后。
在经典方法中，数学建模通常在时域，频域或复杂域中完成。系统的阶跃响应在数学上建模，以时域差分分析，以找到其稳定时间，％过冲等。拉普拉斯变换最常用于频域中，找到系统的开环增益，相位保证金，带宽等。传递函数的概念，奈奎斯特稳定标准、数据抽样、奈奎斯特图，极点和零点，波德图，系统延迟都来自古典控制工程流的伞下。
现代控制工程处理多个输入多输出（MIMO）系统，状态空间方法，特征值等。代替转换复杂的常微分方程，现代方法将高阶方程转换为第一阶微分方程并通过矢量方法解决。
自动控制系统最常用，因为它不涉及手动控制。测量控制变量并与指定值进行比较以获得所需的结果。由于控制目的的自动化系统，能量或功率的成本以及过程的成本将降低提高其质量和生产率。
控制系统的历史
人们认为自动控制系统的应用从古代文明就开始了。从公元前三世纪开始，希腊人和阿拉伯人设计并制造了几种类型的水钟来精确测量时间。但是在1788年，第一个自动系统被认为是瓦茨飞球调速器，它开启了工业革命。1868年，麦克斯韦对调速器的数学模型进行了分析。在19th世纪，莱昂哈德·欧拉、皮埃尔·西蒙·拉普拉斯和约瑟夫·傅立叶发展了不同的数学建模方法。第二个系统被认为是Al Butz的阻尼挡板- 1885年的恒温器。他创立了现在名为霍尼韦尔的公司。
20世纪初th世纪被称为控制工程的黄金时代。在此期间，通过Hendrik Wade Bode和Harry Nyquist在贝尔实验室开发了经典的控制方法。由俄罗斯美国数学家明山人开发了用于转向船舶的自动控制器。他还介绍了20世纪20年代中积分和衍生控制的概念。同时，奈奎斯特提出了稳定性的概念，然后是埃文斯。通过奥利弗将转化占据了控制系统中，通过奥利弗省去。现代控制方法在鲁道夫卡尔曼20世纪50年代之后开发，克服了古典方法的限制。PLC于1975年介绍。
控制工程类型
根据所使用的不同方法，控制工程有自己的分类。控制工程的主要类型包括:
- 经典的控制工程
- 现代控制工程
- 强大的控制工程
- 最优控制工程
- 自适应控制工程
- 非线性控制工程
- 博弈理论
经典的控制工程
这些方程组通常用常微分方程来表示。在经典的控制工程中，这些方程是在一个变换域内进行变换和分析的。拉普拉斯变换那傅里叶变换和z变换是示例。该方法通常用于单输入单输出系统（SISO）。
现代控制工程
在现代控制工程，高阶微分方程被转换为第一阶微分方程。这些方程求解与矢量方法非常相似。通过这样做，解决了解决高阶微分方程中的许多并发症。
它们应用于多个输入多输出系统，其中不可能在频域中分析。具有多个变量的非线性通过现代方法解决。状态空间向量，特征值和特征向量属于此类别。状态变量描述了输入，输出和系统变量。
强大的控制工程
在鲁棒控制方法中，通过测量系统性能随参数变化的变化来进行优化。这有助于扩大稳定性和性能，也有助于寻找替代的解决方案。因此，在鲁棒控制中，考虑了环境、内部不精确性、噪声和干扰，以减少系统中的故障。
最优控制工程
在最优控制工程，问题被标记为过程的数学模型，物理约束和性能约束，以最小化成本函数。因此，最佳控制工程是最可行的制造系统的最低成本。
自适应控制工程
在自适应控制工程，所采用的控制器是自适应控制器，其中的参数是由某种机构自适应的。下面给出的框图显示了一个自适应控制系统。
在这类控制器中，除了过程的正常反馈外，还有一个额外的参数调节回路。
非线性控制工程
非线性控制工程重点关注不能用线性常微分方程表示的非线性(即它们不是)线性控制系统）。该系统将展示多个隔离的平衡点，限制循环，具有有限逃逸时间的分叉。主要限制是它需要艰苦的数学分析。在该分析中，系统被分成线性部分和非线性部分。
博弈理论
在博弈论中，针对干扰/噪声，每个系统必须降低其成本函数。因此，这是一个冲突与合作的研究。干扰会使代价函数最大化。该理论与鲁棒最优控制工程有关。
