[科普中国]-人工控制

人工控制是在一个人工控制系统中，人需要实时监控整个系统并做出必要的决定，从而控制整个过程处于期望的状态。先进的计算机或数字控制技术可实现过程操作、状态控制、命令操控以及决策支持等功能的全面自动化。传感器和测量单元用于检测各个过程变量，而被控对象或执行器最终完成对整个过程状态的调节控制

简介人工控制是在一个人工控制系统中，需要人实时监控整个系统并做出必要的决定，从而控制整个过程处于期望的状态。例如，人的加入使整个系统形成闭环，并完成测量值、期望条件和最终控制单元的反馈行为三者之间的连接。

人工控制在工业生产过程或生产设备运行中，为了维持正常的工作条件，往往需要对某些物理量（如温度、压力、流量、液位、电压、位移、转速等）进行控制，使其尽量维持在某个数值附近，或使其按一定规律变化。要满足这种需要，就要对生产机械或设备进行及时的操作和控制，以抵消外界的扰动和影响。这种操作和控制，既可用人工操作来完成，又可用自动装置的操作来完成，前者称为人工控制或手动控制，后者称为自动控制。1

按《现代汉语词典》的解释，控制是掌握对象不使其任意活动或超出范围，或使其按控制者的意愿活动。控制由人来操作，即人工控制。在生产生活中有很多需要控制的事物。在冬季，送风经加热器加热后送往恒温室。为保证恒温室温度符合要求，操作人员要随时观察温度计的读数指示值，并随时判断、决定如何操作加热阀门，然后动手调节加热阀门的开度，以满足室内温度恒定。在此控制过程中，操作者的工作可分解为三步:

(1)测量:观看温度计检测的房间温度值。

(2)比较:判断当前房间温度实际测量值和理想温度值是否相等，思考是否需要阀门操作及如何操作。

(3)执行:根据思考结果进行阀门操作。

在这个控制过程中可以看到，人工控制室温的目的，就是通过操纵阀门的开度，使得室内的温度保持恒定。在这里，室内温度是“被控变量”，加热器的热岁流量是“操纵变量”。人用眼睛看到温度计显示的温度测量值，输入大脑与给定的理想温度进行比较形成偏差信号，再根据偏差的大小判断需要增大阀门开度还是减少阀门开度，做出决定后输出控制信号，用手来操纵阀门以提高送风的温度或者降低送风的温度，从而使室内温度接近给定值。2

应用场合人工控制广泛应用于小而简单的控制场合。相比自动控制系统而言，人工控制系统的初始投资相对较小，但其长期成本通常更高。由于操作员的领域、专长与水平的不同，以及控制过程中经常出现的异常情况．最终产品的一致性很难得到保证。除非将相当部分的功能自动化，否则人工的培训和管理成本同样不可忽视。大多数控制系统都经历过从人工控制到自动控制的发展历程。随着过程控制经验的逐渐积累．管理者逐步对控制系统进行改进，最终使整个系统完全自动化。
在人工控制系统中，操作员同时完成误差检测和控制两项任务。但操作员对被控量的观察及控制难以保证一致性和可靠性。通过闭环系统和过程控制策略可轻易消除人工控制的不足。在现实世界中，非常好的控制结果几乎是不可能实现的，实际上也是没有必要的。在控制系统中．一定范围内的较小偏差是可以接受的。正如一个温度为500华氏度的烤箱和一个温度为499．99华氏度的烤箱的烘烤效果是差不多的。多数情况下，我们都会受到传感器精度和成本的限制，花更多的费用来实现一些不必要的高精度是不值得的。3

本词条内容贡献者为:

李斌 - 副教授 - 西南大学