自动控制与控制理论——绪论

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,绪 论,0.1 自动控制与控制理论,所谓控制，就是把有目的性的作用组织起来，使某被控对象按照一定规律变化，或者保持在某个范围内。而自动控制是在不需要人直接参与的情况下实现控制。完成控制的是自动控制系统或装置。,应当指出，控制理论来源于控制过程的实践。而又指导控制过程的实践。现在，控制理论在工程控制、社会经济、生命科学等许多领域都有应用。,控制理论是一门关于控制的科学。,控制论：研究动物（包括人类）和机器内部控制和通信的一般规律的学科。,1,0.2 控制理论发展简况,1788年，英国James Watt利用反馈原理发明蒸汽机用的离心调速机。,1875年，1895年，英国Routh和德国Hurwitz先后提出判别系统稳定性的代数方法。,1892年，俄国李雅普诺夫在论运动稳定性的一般问题中建立了动力学系统的一般稳定性理论。,1932年，Nyquist提出了根据频率响应判断系统稳定性的准则。,1945年，美国Bode在网络分析和反馈放大器设计中提出频率响应分析法Bode图。,1948年，美国Wiener在控制论关于在动物和机器中控制和通信的科学中系统地论述了控制理论的一般原理和方法。,标志控制学科的诞生,2,（1）经典控制理论,a.特点,研究对象：单输入、单输出线性定常系统。,解决方法：频率法、根轨迹法、传递函数。,非线性系统：相平面法和描述函数法。,数学工具：常微分方程、差分方程、拉氏变换、Z变换。,b.局限性,不能应用于时变系统、多变量系统。,不能揭示系统更为深刻的内部特性。,3,(2)现代控制理论,随着计算机技术、航空航天技术的迅速发展而发展起来的。,a.特点,研究对象：多输入、多输出系统，线性、非线性、定常或时变、连续或离散系统。,解决方法：状态空间法（时域方法）。,数学工具：线性代数、微分方程组、矩阵理论。,b.主要标志,1965年，R.Bellman提出了寻求最优控制的动态规划方法。,1958年，R.E.Kalman采用状态空间法分析系统，提出能控性、能观测性、Kalman滤波理论,1961年，庞特里亚金极大值原理。,4,0.3 现代控制理论的基本内容,（1）线性多变量系统理论,（2）最优控制理论,（3）最优估计理论,（4）系统辨识与参数估计,0.4 本课程的基本任务,掌握现代控制理论的基本理论和基本方法，以便进行系统分析和设计，同时为进一步学习现代控制理论打下扎实基础。,5,所谓系统分析就是在规定的条件下，对数学模型已知系统的性能进行分析；,所谓系统设计，就是构造一个能够完成给定任务的系统，这个系统具有希望的瞬态、稳态性能以及抗干扰性能。,6,