《自动控制原理》课件-第四节自动控制理论发展简述

自动控制原理AUTOMATICCONTROLTHEORY《自动控制原理》自动控制理论研究的是如何按受控对象和环境特征,通过能动地采集和运用信息，施加控制作用使系统在

不确定的条件下正常运行并具有预定功能。它是研究自

动控制共同规律的技术科学，其主要内容涉及受控对象、环境特征、控制目标和控制手段以及它们之间的相互作

用

。《自动控制原理》

第四节自动控制理论发展简述《自动控制原理》第四节自动控制理论发展简述前期控制(1400

BC--1900)工业机器山西工程職業學院SHANXIENGINEERINGVOCATIONALCOLLEGE·

中国张衡发明水运浑象，研制出自动测量地震的候风地动仪(132)■希腊Philon发明了采用浮球调节器来保持燃油液面高度

的油灯(BC250)中国马钧研制出用齿轮传动的自

动指示方向的向

的指南车(235年)中国，埃及和巴比伦出现自动

计时漏壶(1400BC--1100BC)《自动控制原理》

第四节自动控制理论发展简述(2)经典控制(1935--

1950)空间技术■英

国J.Watt

用离心式调速器

控制蒸汽机的速度(1788年)n

负荷凸汽机

◎页特高心式需建器对系汽机转逮的控制调速8■美国E.Sperry

以

及C.Mason研制出火炮控制器(1925),气压反馈控制器(1929)山西工程職業學院SHANXIENGINEERINGVOCATIONALCOLLEGE1408757722经典控制理论阶段以传递函数作为系统数学模型1868年麦克斯韦尔

(J.C.Maxwell)基于微分方程描述从理论上给出了它的稳定性条件。J.C.MaxwellAdolf

Hurwitz■1892年，李雅普诺夫(A.M.Lyapunov)

给出了087非线性系统的稳定性判据。在同一时期，维什哥热斯基(I.A.Vyshnegreskii)

也用一种正规的数学理论描述了这种理论。EdwardJohnRouth(1831—1907)A.M.Lyapunov■1877年劳斯(E.J.Routh)1895年霍尔维茨

(A.Hurwitz)分别独立给出了高阶线性系统的稳定

性判据；山西工程職業學院SHANXIENGINEERINGVOCATIONALCOLLEGE《自动控制原理》《自动控制原理》1922年米罗斯基(N.Minorsky)

给出了位置控制系统的分析，并对PID三作用控制给出了控制规律公式。1942年，齐格勒(J.G.Zigler)

和尼科尔斯(N.B.Nichols)

又给出

了PID控制器的最优参数整定法。■

1932年柰奎斯特(Nyquist)提出了负反馈系统的频率域稳定性判据。HendrikWadeBodeHarry

Nyquist(1889—1976)■1940年，波德(Hendrik

Wade

Bode)进一步研究通信系统频域方法，提出了频域响应的对数坐标图描述方法。频域分析法主要描述反馈放大器的带宽和其他频域指标。山西工经武系學院SHANXIENGINEERINGVOCATIONALCOLLEGE《自动控制原理》1943年，霍尔(A.C.Hall)利用传递函数(复数域模型)和

方框图，把通信工程的频域响应方法和机械工程的时域方

法统一起来，人们称此方法为复域方法。1948年伊文斯(W.Evans)又进一步提出了属于经典方法的根轨迹设计法，它给出了系统参数变换与时域性能变化

之间的关系。山西工程職業學院SHANXIENGINEERINGVOCATIONALCOLLEGE《自动控制原理》

第四节自动控制理论发展简述60年代以来，随着计算机技术的发展和航天等高

科技的推动，又产生了基于状态空间模型的所谓“现代

”控制理论。随着自动化技术的发展，人们力求使设计的控制

系统达到最优的性能指标，为了使系统在一定的约束条

件下，其某项性能指标达到最优而实行的控制称为最优

控

制

。《自动控制原理》(3)现代控制(1950--Now)

控制理论1954年贝尔曼(R.Bellman)的动态规划理论1956年庞特里雅金(L.S.Pontryagin)的极大值原理L.S.Pontryagin,山西工程職業學院SHANXIENGINEERINGVOCATIONALCOLLEGE《自动控制原理》

第四节自动控制理论发展简述当对象或环境特性变化时，为了使系统能自行调节，以跟踪这种变化并保持良好的品质，又出现了自适

应控制

。各种理论中仍是古典频率法最为适用。真正优良的设计必须允许模型的结构和参数不精确并可能在一定

范围内变化，即具有鲁棒性。这是当前的重要前沿课题

之

一

。《自动控制原理》(4)智能控制阶段被控对象的复杂性体现为：模型的不确定性，高度非线性，分布式的传感器和执行器，动态突变，多时间标度，复杂的信息模式，庞大

的数据量，以及严格的特性指标等。环境的复杂性则表现为变化的不确定性和难以辨识。试图用传统的控制理论和方法去解决复杂的对象，复杂的环境和复杂的任务是不可能的。智能控制的方法包括模糊控制，神经元网络控制，专家控制等方法。《自动控制原理》

第四节自动控制理论发展简述总之，自动