控制工程

控制工程是一门处理控制系统的工程学科，应用控制理论来设计在控制环境中具有所需行为的设备和系统。控制学科是重叠的，通常在世界各地的许多机构中与电气工程和机械工程一起教授。

该实践使用传感器和探测器来测量被控制过程的输出性能；这些测量用于提供有助于实现所需性能的校正反馈。无需人工输入即可执行的系统称为自动控制系统（例如用于调节汽车速度的巡航控制）。本质上是多学科的，控制系统工程活动侧重于控制系统的实现，主要是通过对各种系统的数学建模得出的。

现代控制工程是一个相对较新的研究领域，在20世纪随着技术的进步获得了极大的关注。它可以被广义地定义或归类为控制理论的实际应用。控制工程在广泛的控制系统中发挥着重要作用，从简单的家用洗衣机到高性能的F-16战斗机。它试图使用数学建模，根据输入、输出和具有不同行为的各种组件来理解物理系统；使用控制系统设计工具为这些系统开发控制器；并在采用现有技术的物理系统中实现控制器。一个系统可以机械、电气、流体、化学、金融或生物，其数学建模、分析和控制器设计在一个或多个时间、频率和复数域中使用控制理论，具体取决于设计问题的性质。

控制工程是一门工程学科，侧重于各种动态系统（例如机械系统）的建模以及使这些系统以所需方式运行的控制器的设计。虽然这样的控制器不一定是电气的，但很多是电气的，因此控制工程通常被视为电气工程的一个子领域。

电路、数字信号处理器和微控制器都可以用来实现控制系统。控制工程具有广泛的应用，从商业客机的飞行和推进系统到许多现代汽车中的巡航控制。

在大多数情况下，控制工程师在设计控制系统时会利用反馈。这通常是使用PID控制器系统来完成的。例如，在一个汽车与巡航控制车辆的速度被连续监测和反馈给系统，其调节马达的扭矩相应。在有规律反馈的地方，可以使用控制理论来确定系统如何响应这种反馈。实际上，所有此类系统的稳定性都很重要，控制理论可以帮助确保实现稳定性。

虽然反馈是控制工程的一个重要方面，但控制工程师也可以在没有反馈的情况下进行系统控制。这称为开环控制。开环控制的一个典型例子是洗衣机在不使用传感器的情况下运行一个预定的循环。

在世界上任何大学，控制工程课程讲授主要在电气工程和机械工程，但有些课程可以在指示机电工程，和航空航天工程。在其他方面，控制工程与计算机科学有关，因为当今大多数控制技术都是通过计算机实现的，通常作为嵌入式系统（如在汽车领域）。化学工程中的控制领域通常称为过程控制.它主要处理工厂化学过程中变量的控制。它作为任何化学工程课程的本科课程的一部分进行教授，并在控制工程中采用了许多相同的原则。其他工程学科也与控制工程重叠，因为它可以应用于任何可以推导出合适模型的系统。但是，确实存在专门的控制工程系，例如，谢菲尔德大学的自动控制与系统工程系和美国海军学院的机器人与控制工程系。

控制工程具有多种应用，包括科学、财务管理，甚至人类行为。控制工程专业的学生可以从处理时间域和复数s域的线性控制系统课程开始，这需要基础数学和拉普拉斯变换的全面背景，称为经典控制理论。在线性控制中，学生进行频域和时域分析。数字控制和非线性控制课程分别需要Z变换和代数，可以说是完成了基本的控制教育。

控制工程师的职业生涯从学士学位开始，可以继续完成大学课程。控制工程师学位与电气或机械工程学位相得益彰。控制工程师通常从事技术管理工作，他们通常领导跨学科项目。在航空航天公司、制造公司、汽车公司、电力公司和政府机构都有很多工作机会。一些聘请控制工程师的地方包括罗克韦尔自动化、美国宇航局、福特和古德里奇等公司。控制工程师每年从洛克希德马丁公司获得的收入可能达到66,000美元。他们也可以从通用汽车公司获得高达96,000美元的年薪。

根据一项控制工程调查，大多数回答者是他们自己职业生涯中各种形式的控制工程师。被归类为“控制工程师”的职业并不多，其中大多数是特定的职业，与控制工程的总体职业有一点相似之处。2019年接受调查的大多数控制工程师是系统或产品设计师，甚至是控制或仪器工程师。大多数工作涉及过程工程或生产甚至维护，它们是控制工程的一些变体。