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控制理论 Control theory (查看源代码)

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'''控制理论 Control theory'''研究工程过程和机器中连续运行的动态系统的控制。目的是开发一种控制模型，以最优方式使用控制动作来控制此类系统，而不会出现延迟或超调，并确保其控制的稳定性。因为控制理论非常依赖于相关学科的理论和实际应用，甚至可以将控制理论可以被视为控制工程，计算机工程，数学，控制论和运筹学的分支<ref>{{Cite web|url=https://portal.dnb.de/opac.htm?method=simpleSearch&cqlMode=true&query=nid=4032317-1|title=Katalog der Deutschen Nationalbibliothek (Authority control)|last=GND|website=portal.dnb.de|url-status=live|archive-url=|archive-date=|access-date=2020-04-26}}</ref> 。

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'''控制理论 Control theory'''研究机器和工程过程中连续运行的[动态系统]的控制。控制理论旨在开发一种以最优动作控制此类系统的控制模型，避免出现 ''延迟'' 或 ''超调'' ，并确保控制的稳定性。由于非常依赖相关学科的理论和实际应用，控制理论可以被视为[控制工程]、[计算机工程]、[数学]，[控制论]和[运筹学]的分支<ref>{{Cite web|url=https://portal.dnb.de/opac.htm?method=simpleSearch&cqlMode=true&query=nid=4032317-1|title=Katalog der Deutschen Nationalbibliothek (Authority control)|last=GND|website=portal.dnb.de|url-status=live|archive-url=|archive-date=|access-date=2020-04-26}}</ref>。

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为了达到控制的目的，我们需要一个具有必要纠正行为的 ''[控制器]'' 。一个优秀的控制器应当监视受控过程变量('''Process Variable, PV''')，并将其与参考值或设定值('''Set Point, SP''')进行比较。在控制过程中，过程变量的实际值和期望值之间的差被称为 ''误差'' 信号（或称 SP-PV 误差），被作为反馈来产生控制效果，使被控制的过程变量达到与设定点相同的值；此外，控制理论中也引入了[可控性]和[可观测性]。控制理论是高级自动化的基础，为制造、航空、通信和其他行业带来了革命性的影响。有具有反馈作用的控制器的系统称为反馈控制系统。反馈控制通常是 ''连续'' 的，使用[传感器]测量控制变量，并通过诸如控制阀等“最终控制元件”的计算调整，使控制变量保持在一定范围内<ref>Bennett, Stuart (1992). A history of control engineering, 1930-1955. IET. p. 48.</ref>。

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为了做出一个优秀的控制器，需要一个具有必要纠正行为的控制器。这个控制器监视受控程序变数，并将其与参考点或设定点进行比较。程序变数的实际值和期望值之间的差，称为误差信号，或者 SP-PV 误差，作为反馈来产生一个控制动作，使被控制的程序变数达到设定值。研究的其他方面还有可控性和可观测性。这是先进的自动化类型的基础，革命性的制造业，飞机，通信和其他行业。这就是反馈控制，它通常是连续的，涉及使用传感器进行测量，并通过控制阀等”最终控制元件”进行计算调整，使测量的变量保持在一定范围内<ref>Bennett, Stuart (1992). A history of control engineering, 1930-1955. IET. p. 48.</ref>。

[[File:传递函数框图.jpg|right|thumb|400px]]

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一个优秀的控制器应该监视受控过程变量 process variable（PV），并将其与参考值或设定值 set point（SP）进行比较。在控制过程中变量的实际值和期望值之间的差（称为误差信号或SP-PV误差）用作反馈，最终生成控制效果，以使受控过程变量达到与设定点相同的值。在控制中，还引入了可控性和可观性。将控制理论引入制造业，飞机，通信和其他行业的先进自动化行业中，为行业发展产生了深远的影响。含有具有反馈作用的控制器称的系统为反馈控制系统，这种控制系统通过使用传感器进行测量并进行计算调整，以通过诸如控制阀的“最终控制元件”将控制变量保持在设定范围内。

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--[[用户:趣木木|趣木木]]（[[用户讨论:趣木木|讨论]]） process variable（PV）英文第一个字母应该大写 Process Variable（PV）下面的英文一样大写首字母统一改一下并且加粗

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在控制理论的表示中，广泛使用的一种被称为方框图的图解方式，在控制理论中描述系统的微分方程的输入输出关系的数学模型一般称为'''传递函数 transfer function'''，也称为系统函数 system function或网络函数 network function。

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控制理论的研究可以追溯到19世纪，当时James Clerk Maxwell首次描述了统治者运作的理论基础<ref>{{cite journal |first=J. C. |last=Maxwell |authorlink=James Clerk Maxwell |title=On Governors |date=1868 |journal=Proceedings of the Royal Society |volume=100 |issue= |pages= |url=https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b1/On_Governors.pdf}}</ref>。1874年 Edward Routh，Charles Sturm 和1895年 Adolf Hurwitz 进一步提出了控制理论，他们都为建立控制理论的稳定性标准做出了贡献; 从1922年开始，Nicolas Minorsky发展了[[~~PID控制~~]]<ref>{{cite journal |last=Minorsky |first=Nicolas |authorlink=Nicolas Minorsky |title=Directional stability of automatically steered bodies |journal=Journal of the American Society of Naval Engineers |year=1922 |volume=34 |pages=280–309 |issue=2 |ref=harv |doi=10.1111/j.1559-3584.1922.tb04958.x}}</ref>，PID算法在现代生活中随处可见。

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控制理论广泛使用[方框图('''Block Diagram''')]作为图解表示。其中，利用[微分方程]描述系统输入输出关系的数学模型一般被称为['''传递函数(Transfer Function)''']，也称'''系统函数(System Function)'''或'''网络函数(Network Function)'''。

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~~虽然控制理论的一个主要应用是在控制系统工程，主要涉及工业过程控制系统的设计，但是其应用范围远远超出这一范围。~~

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控制理论的研究可以追溯到19世纪。麦克斯韦（James Clerk Maxwell）最先描述了控制器运行的理论基础<ref>{{cite journal |first=J. C. |last=Maxwell |authorlink=James Clerk Maxwell |title=On Governors |date=1868 |journal=Proceedings of the Royal Society |volume=100 |issue= |pages= |url=https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b1/On_Governors.pdf}}</ref>。控制理论分别被[爱德华·劳斯(Edward Routh)]、[查理斯·斯图姆(Charles Sturm)]在1874年、[阿道夫·赫维兹(Adolf Hurwitz)]在1895年进一步发展，三人都为建立控制理论的稳定性判据做出了贡献；而[尼古拉斯·米诺尔斯基(Nicolas Minorsky)]在1922年发明的[[PID控制]]又将控制理论的发展向前推进了一大步<ref>{{cite journal |last=Minorsky |first=Nicolas |authorlink=Nicolas Minorsky |title=Directional stability of automatically steered bodies |journal=Journal of the American Society of Naval Engineers |year=1922 |volume=34 |pages=280–309 |issue=2 |ref=harv |doi=10.1111/j.1559-3584.1922.tb04958.x}}</ref>。虽然控制理论主要应用在工业界设计[过程控制]系统的控制系统工程领域，但其他的应用领域远远超出了这一范畴。作为反馈系统的一般理论，控制理论在反馈出现的任何场合都是适用的。

==历史==

Leona Xiang

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