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摘要：首先，介紹了控制理論在電氣工程中的重要地位及這門科學(xué)的發(fā)展歷程。然后，闡述了這門科學(xué)在電氣工程中的應(yīng)用。再次，討論了控制理論的教材與教育現(xiàn)狀，提出了一些改進的方法。最后，對控制理論未來的發(fā)展進行了合理的分析與展望。

關(guān)鍵詞：控制理論電氣工程應(yīng)用教育

1引言

現(xiàn)今，電氣工程已經(jīng)深入工農(nóng)業(yè)、交通、醫(yī)療及科學(xué)研究等各方面，其發(fā)展水平已經(jīng)成為衡量一個國家科技水平的重要指標。因此，控制理論作為電氣工程及其相關(guān)專業(yè)的關(guān)鍵課程，越來越受到重視。在工業(yè)生產(chǎn)中，控制理論指導(dǎo)著電氣工程的生產(chǎn)運行。各企業(yè)、工廠總是不斷的改進控制技術(shù)，實現(xiàn)電氣工程系統(tǒng)的自動化與智能化運行，確保電氣工程系統(tǒng)穩(wěn)定運行與功能的有效發(fā)揮。

2控制理論的發(fā)展歷程

十九世紀中期麥克斯韋爾給出了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性條件之后，勞斯和霍爾維茨分別給出了高階線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據(jù)。十九世紀末期，李雅普諾夫和維什哥熱斯基給出了非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據(jù)并用數(shù)學(xué)理論對其進行了描述。后來，齊格勒和尼科爾斯給出了PID控制器的最優(yōu)參數(shù)整定法。柰奎斯特則提出了頻率域穩(wěn)定性判據(jù)，這種方法的優(yōu)點是只需獲取系統(tǒng)的頻率響應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)就能對系統(tǒng)模型進行建立和分析。波德在此基礎(chǔ)上提出了頻域響應(yīng)的對數(shù)坐標描述方法。伊文斯則提出了根軌跡設(shè)計法，它建立了系統(tǒng)參數(shù)變換與時域性能變化之間的關(guān)系。至此，經(jīng)典控制理論部分已經(jīng)完整。二十世紀中期，航天航空的發(fā)展推動了現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，一種基于線性代數(shù)的控制理論模型的分析方法就此誕生。此后，這門科學(xué)衍生出很多的分支，像最優(yōu)控制、魯棒控制、自適應(yīng)控制等。我國的控制理論研究與教育起步較晚，但在老一輩的科學(xué)家的奮斗和帶動下，迎頭趕上。在建國后不久，就在各高校設(shè)立了相關(guān)的專業(yè)。我國兩彈一星的成功，也標志了控制理論的小有所成。近些年，隨著國家對教育大力度的投入以及由國際環(huán)境帶動的信息化革命，已經(jīng)使得控制理論侵入了大部分的工科的專業(yè)。目前，對該學(xué)科建設(shè)比較好的高校有清華大學(xué)、浙江大學(xué)、上海交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、東北大學(xué)等。但是要認識到，相對于美國、德國、日本等發(fā)達國家，我國的控制理論還有一些差距。

3控制理論在電氣工程中的應(yīng)用

首先，如何讓電氣系統(tǒng)中獨立的單元相互配合，協(xié)調(diào)的完成工作就是控制理論及相關(guān)技術(shù)的職責所在?？刂葡到y(tǒng)主要由計算機，通過軟硬件組態(tài)對電氣工程執(zhí)行控制和管理。并且，還要根據(jù)供電方條件、需求和電氣設(shè)備的需求和特性進行變電、配電系統(tǒng)的進一步計量、控制的設(shè)計。其次，在運行階段采用的最重要的方法是經(jīng)典控制理論里的PID控制算。該法簡單便捷，但由于現(xiàn)在很多新生產(chǎn)環(huán)境條件多變，使得測量和修復(fù)數(shù)據(jù)過程的難度加大，因此出現(xiàn)了基于簡單模糊控制器的速度控制、模糊PID控制以及基于自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)、自組織模糊控制器的速度控制。此外，近些年流行的智能自動化保護技術(shù)中提出的分層式綜合自動化裝置能夠適用于不同電壓等級電站，這就在很大程度上提高了電力系統(tǒng)的安全水平。最后，電氣工程相關(guān)設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)測、故障的分析診斷及應(yīng)急處理等都已經(jīng)應(yīng)用了智能化的控制技術(shù)。

4控制理論的教育

國內(nèi)關(guān)于控制理論的書籍可謂不計其數(shù)，但質(zhì)量卻良莠不齊。這些教材，雖然對于具體原理、推論的解釋足夠深刻，但理論性太強，幾近沒有與生產(chǎn)實際相結(jié)合的例子，這就給這門學(xué)科與現(xiàn)實應(yīng)用造成了難以逾越的鴻溝。所以，讓人深感這門學(xué)科只是高深的數(shù)學(xué)游戲，在單純的堆砌公式。要想改變這種現(xiàn)狀，在介紹完理論后要適當?shù)囊牒蜕钌a(chǎn)等與日常聯(lián)系緊密的實例，形象的說明其應(yīng)用范圍。由于實際生產(chǎn)環(huán)境并不是理論里假設(shè)的理想條件，所以有必要說明這些理論應(yīng)用時會出現(xiàn)哪些誤差，為什么會出現(xiàn)這些問題以及如何修整參數(shù)以改善這些問題。在教學(xué)方面，很多高校也同樣不重視實踐教學(xué)和理論教學(xué)的交叉配合?？刂评碚撌抢弦惠吙茖W(xué)家從具體而實際的工程問題中抽象推演出來的，而今我們卻忘卻了再把理論應(yīng)用到現(xiàn)實問題中，使得教學(xué)環(huán)節(jié)嚴重脫離生產(chǎn)實際。為此，我們首先要改變教學(xué)體系，增加以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力為主導(dǎo)的實踐環(huán)節(jié)。在理論教學(xué)中，穿插一定的實驗、課程設(shè)計，提高同學(xué)們對硬件設(shè)備的操作、電子儀器的使用、電子線路的設(shè)計調(diào)試等技能。然后，我們要增加生產(chǎn)實習(xí)和工程實訓(xùn)的環(huán)節(jié)，并注重學(xué)生的參與。讓學(xué)生不只是參觀，而是在力所能及的地方搭手實干。真實體會設(shè)備的制作與組裝工藝、運行機理、性能測試、控制信號的測試、故障分析與排除等，體會控制理論在生產(chǎn)中的具體應(yīng)用。最后，在期末考核上也要給予上述環(huán)節(jié)一定的分數(shù)作為激勵學(xué)生的手段。

5控制理論的展望

電氣工程在近幾年不斷獲得突破式的進展離不開控制理論在該領(lǐng)域的應(yīng)用，因此讓人不禁展望其未來的發(fā)展方向。首先，控制理論會使電氣工程會從粗獷式發(fā)展向高精尖發(fā)展快速過渡。例如在電氣工業(yè)中，普遍使用的PLC將會采用更微小的納米級處理器，以及固態(tài)硬盤等。從體形上看，這套系統(tǒng)將越來越小，甚至達到便攜級別。較高端的控制理論也會更多的融合入其發(fā)展中，使系統(tǒng)采用更先進的算法以承載更大數(shù)量級，更多維的運算。再次，是控制理論與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合。電氣工程的運行欲更加安全可靠，其數(shù)據(jù)通信功能的強化是不可或缺的。更科學(xué)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可使故障數(shù)據(jù)更快的傳遞至分析設(shè)備，以及時調(diào)整控制策略。最后，隨著AlphaGo在圍棋比賽上戰(zhàn)勝李世石事件的大熱，今后控制理論會帶動電氣工程向著人工智能的方向發(fā)展。這門技術(shù)可使機器獨立地完成對各領(lǐng)域部件的控制，使電氣工程的自動化程度更高。綜上，控制理論在電氣工程中的應(yīng)用廣泛，具有很好的發(fā)展前景。我們要不斷提升控制理論的水平，使其更好地服務(wù)于社會主義經(jīng)濟發(fā)展與社會生活、生產(chǎn)。

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作者：高運 單位：沈陽旭日旺財控制系統(tǒng)有限公司