如果说软件是一个系统的大脑的话，那么控制理论则是大脑中的思想。电子技术类的工程师或多或少要与控制理论打交道。但是，即便是专门研究控制理论的人员，通常在将控制理论和工具能用化和实用化时会遇见很多问题。

下面我就结合工程实际，简单介绍一下控制理论和仿真工具在工程的应用的实例，希望对有志于应用控制理论的站友提供一点启示。不详细介绍具体的设计过程和控制要求，只是讲述一些个人认为可行的方向或者方法。

这个项目简介如下：
控制对象：某供油活门的燃油流量
中间执行机构：脉宽调制型电磁阀（由占空比来控制阀的开关时间从而改变流量）
控制器：数字控制器
反馈系统：表征燃油流量的传感器装置

控制过程简要描述如下：控制器采样给定值和反馈值，计算出偏差，偏差经数字PID调节器输出控制量，该控制量对应占空比信号，控制器硬件输出定频调宽的PWM方波，通过功率放大电路驱动电磁阀动作。电磁阀的开关动作泄放流经供油活门的控制油流量，该供油活门本身是一个流量放大机构，控制油流量（压力）的变化改变活门的最终输出供油流量。供油流量由传感器检测并输出电信号反馈给控制器。

确立整个系统的结构框图和硬件框图之后，然后按照下面几步来实现：

第一步，建立控制对象的数学模型
油路系统的一个比较好的建模分析工具是AMEsim，由该软件得出一个传递函数，其输入量是占空比，输出量是燃油流量。

第二步，组建控制器的硬件平台，确定接口参数
组建控制器的工作平台对电子工程师来说不难，稍微有点技巧的是电磁阀的驱动电路，就不阐述了。这一步是实现数学模型和PID控制器接口必须的。数字PID控制器输出的结果转换成占空比，再输出定频调宽的方波给功率放大电路，必须依靠处理器硬件和逻辑来实现，因此这里有一个根据执行机构的动作范围反推而得到的Uk区间（假设Uk为PID的输出），确定该区间和转换系数；同时，由AD的位数和检测输出量的传感器的特性确定传感器的反馈转化系数），输入量的转换系数也必须确定好。
第三步，由simulink建立控制系统，整定PID参数
输入、反馈的转换系数及PID调节器输出到数学模型的转换系数确定好之后，就可以用simulink建立控制系统，当然，要根据实际的物理情况加上限幅等处理。然后改变不同的输入，观察暂态和稳态情况，并根据既定的要求修改参数，改进PID的结构。

第四步，编写软件
理论验证获得比较满意的结果之后，开始编写软件来实现我们的控制算法。在软件中加上与上位机通讯的程序，发送输入量、控制量、反馈量给上位机，同时编写上位机监控界面，以便试验时可观察某组PID参数下，控制器的输入、反馈、控制量的曲线。

第五步， 试验和修正
由于数学模型的逼近程度以及数字PID是一个离散处理过程，因此仿真整定的参数必须通过实践来修正。在第一步数学建模时所设定的状态中进行试验，由上位机观察输入、反馈和控制量，分析原因后，调整参数和改进PID结构。

（附上上位机监控界面一张，为本工程实例试验时某一组PID参数对应的状态曲线：红色曲线表示给定两，绿色为反馈量，黄色为控制量）


最近我迷上了控制技术，这是唯一一个我比较全面的负责设计和实现的与控制理论严密关联的小项目，收获不少，故写出来与大家分享。一些不方便详细叙述的地方可能表达得模糊了一些，不当之处，还请拍砖。