控制理论是一个跨学科的学科，涉及物理学、测量学、数学、信号处理、控制系统等领域。其核心思想是对装置进行控制，以实现某种特定目标，而不管过程中可能发生的差异和不确定性。为此，控制理论涉及检测、测量、模型建立、控制器设计、调节、信号辨识等诸多技术。
控制理论可以用来控制电力系统、工厂自动化、生物医学设备等各种机械系统。它允许机器以定义的风格控制预定的参数。控制理论关注系统控制的关键性状态变化，以确保系统稳定，消除负反馈和自动调节，并持续改进性能。
控制理论和控制系统之间存在本质的关系。控制理论提供了一套对装置进行控制以获得某种特定目标的方法。控制系统是控制理论的一种实现形式，其中利用模拟参数模型将实际系统和控制理论相结合，输出一系列表示控制量的信号，以实现对工程装置的控制或调节。
控制理论可以提供许多操作性灵活的解决方案，以解决机械和电气系统中实际的控制问题。其中控制理论的三个重要概念是：模型预测控制，参数估计和协助调节控制等。
模型预测控制：是指在控制系统中建立一个模型，用来模拟真实系统的行为，从而预测出系统可能出现的状态和动态变化，并输出控制量以满足特定的性能要求。
参数估计：是指估计系统参数的过程，使用诸如观测数据和测量参数等技术，以确保实际系统及其参数随时间的变化，在满足特定目标的情况下，能够取得较高的性能。
协助调节控制：是指在复杂的系统中，增强现有全局控制系统对实际过程的跟踪能力和调节能力，使其能够跟踪复杂的过程，调节实际参数以上述特定目标为准，使系统满足较高的性能标准和要求。
控制理论的发展，使得有针对性的控制，复杂的系统，自动控制，在线控制，操作自动化，外部环境变化成为可能。同时，在控制理论的指导下，研究者不断完善和改进控制系统，使之具有自动化，灵活，实用等优势，以解决实际控制问题。
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