脱节在哪里?

在过去的十年里，控制应用发生了巨大的变化，从PID, cnc和plc到运行先进控制算法的系统，拥有复杂的gui和内置智能，并提供极高的编程灵活性。然而，在本科生和研究生控制课程中所教授的大部分内容，仍然没有在大量较小、简单的控制系统中实施，例如在制造车间中使用的那些控制系统。在许多情况下，只有复杂而昂贵的系统才会使用在大学里学到的控制技术。

例如，使用Zeigler-Nichols技术调整PID是所有学生在本科控制课程中学习的方法。然而，调整过程控制器上的PID循环通常是由经验丰富的老手“调整”众所周知的增益旋钮来完成的。你最后一次使用根轨迹或者画波德图是什么时候?可能是很久以前的事了。

事实上，似乎在毕业时，当涉及到控制理论时，有人按下Ctrl-Alt-Delete键序列。为什么会这样?本科生和研究生控制课程与工业应用之间的脱节在哪里?这种脱节在很大程度上是由于缺乏实用的工具来进行分析和实现。然而，来自国家仪器公司(LabView)和Mathworks (Matlab)等公司的新工具正在提供分析和应用之间的门户。人们不必在今天的生产车间看得太远，就能找到各种系统运行程序的证据，这些程序具有出色的gui，比如LabView。事实上，LabView用其编程语言彻底改变了数据采集和过程监控。

例如，编程傅里叶变换或使用汉宁窗口进行功率谱分析非常简单，只需单击几个块并将它们连接或“连接”在一起。

10年或15年前，这样的任务需要一个能够实时编程的人，同时也了解特定算法的实时实现。Matlab为工程师提供了一套非常强大的分析工具，用于各种各样的控制和建模主题。通过Mathworks的Real-Time Workshop，可以将Simulink模型直接下载到DSP或嵌入式处理器上。显然，如今的控制工程师拥有一些功能强大且易于使用的工具。

那么这一切意味着什么呢?这意味着由于这些集成了分析和应用的新工具，控制工程师的工作将变得更加容易。与此同时，这些工作将变得更加苛刻，因为这些新工具的出现，对工程师的期望也会更高。正如多媒体技术提高了学生的兴趣，使黑板讲课成为历史一样，新的控制工具提高了工程师的兴趣，并将使梯形逻辑编程、手动PID整定和数值输出成为历史。

未来会有更简单的图形编程、自动和高级调优实现，以及丰富多彩和信息丰富的图形输出。

那么，这其中是否还有一线希望呢?我们必须谨慎地继续理解控制工程的基本原理和我们正在做的事情。我们不能把控制看作一个完全的黑盒子，让计算机程序告诉我们如何监视和控制我们的系统。它们是很好的指南和工具，但是我们仍然必须有良好的控制理论基础才能正确地使用它们。我们会在课堂上教授这些新工具吗?他们一定会的!然而，我保证我们的学生仍然会学习Evan的根轨迹图，Bode图和Nyquist图，以及所有其他对理解控制工程基础非常重要的工具。

作者信息

Thomas R. Kurfess是乔治亚理工学院乔治W.伍德拉夫机械工程学院的教授。

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