《自動(dòng)控制理論教學(xué)》一緒論

自動(dòng)控制理論

第一講：緒論2023/4/151編輯ppt引言自動(dòng)控制是指在沒有人直接參與的情況下，利用控制裝置，使生產(chǎn)機(jī)械或生產(chǎn)過程（被控制對(duì)象）的某些物理量自動(dòng)地按照預(yù)定的（恒定或變動(dòng)的）規(guī)律運(yùn)行。電冰箱恒溫控制：由于冰箱內(nèi)儲(chǔ)物量的增減，開啟和關(guān)閉冰箱門的次數(shù)不同，外界溫度的變化等，都會(huì)影響冰箱內(nèi)的溫度，若希望維持冰箱內(nèi)溫度恒定不變，則需要有控制裝置對(duì)冰箱內(nèi)的溫度進(jìn)行控制。2023/4/152編輯ppt宇宙飛船在茫茫太空中要按預(yù)定的軌道飛行，并保持一定的姿態(tài)，但太空中有千變?nèi)f化的因素對(duì)它產(chǎn)生影響，需要有高性能的控制裝置對(duì)它進(jìn)行控制。人造地球衛(wèi)星能夠發(fā)射到預(yù)定軌道并能準(zhǔn)確回收。2023/4/153編輯ppt無人駕駛飛機(jī)能按預(yù)定航行線自動(dòng)飛行。跟蹤雷達(dá)和指揮儀所組成的防空系統(tǒng)能使火炮自動(dòng)地瞄準(zhǔn)目標(biāo)。2023/4/154編輯ppt導(dǎo)彈發(fā)射和制導(dǎo)系統(tǒng)2023/4/155編輯ppt2023/4/156編輯ppt化工生產(chǎn)中反應(yīng)塔的溫度和壓力能夠自動(dòng)維持恒定不變。程序控制機(jī)床能夠按預(yù)先排定的工藝程序自動(dòng)地進(jìn)行切削，加工出預(yù)期的幾何形狀。在鋼鐵工業(yè)中，初軋機(jī)的軋輥來回轉(zhuǎn)動(dòng)，將鋼錠碾軋至規(guī)定尺寸。為了保證軋制質(zhì)量，要求實(shí)現(xiàn)低速咬鋼、帶鋼升速、高速軋制等，這就要求拖動(dòng)軋機(jī)的電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向按照一定的規(guī)律變化；然而，由于鋼錠尺寸的不同，加熱溫度不同，以及由于鋼錠進(jìn)入軋輥時(shí)對(duì)軋輥的沖擊等，都會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速發(fā)生巨大波動(dòng)，從而需要有控制裝置對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。2023/4/157編輯ppt不同的生產(chǎn)機(jī)械、生產(chǎn)過程雖然要實(shí)現(xiàn)的任務(wù)各不相同，但都有一個(gè)共同點(diǎn)，即要求其中的某些物理量（如溫度、速度、位置等）按照特定的規(guī)律變化。（被控制量、輸出量）現(xiàn)實(shí)世界中存在各種阻礙上述要求實(shí)現(xiàn)的因素（擾動(dòng)）；凡是由外部作用引起的擾動(dòng)稱為外擾（如外界溫度、負(fù)載波動(dòng)、風(fēng)向和風(fēng)力的變化）；由于內(nèi)部元器件特性變化引起的擾動(dòng)稱為內(nèi)擾。為解決上述矛盾，就要采用控制裝置，對(duì)生產(chǎn)機(jī)械或生產(chǎn)過程的這些物理量進(jìn)行控制。被控制的生產(chǎn)機(jī)械或生產(chǎn)過程稱為被控對(duì)象。研究自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本理論稱為自動(dòng)控制理論。2023/4/158編輯ppt在人類征服自然、改造自然的過程中，自動(dòng)控制技術(shù)起著極其重要的作用。自動(dòng)控制技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、交通運(yùn)輸、企業(yè)管理、科學(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用愈來愈廣泛。自動(dòng)控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用，極大地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，改善了人們的生活水平和勞動(dòng)條件。隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是數(shù)字計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展和應(yīng)用，自動(dòng)控制技術(shù)更顯示了越來越重要的作用和廣闊的前景。2023/4/159編輯ppt控制系統(tǒng)的工作原理和組成2023/4/1510編輯ppt人工控制系統(tǒng)恒溫爐爐溫人工控制系統(tǒng)－原理圖～220V溫度計(jì)眼手腦加熱電阻絲恒溫爐調(diào)壓器2023/4/1511編輯ppt恒溫爐爐溫人工控制系統(tǒng)－職能方塊圖（輸入）(輸出)期望爐溫＋手調(diào)壓器恒溫爐溫度計(jì)眼－反饋擾動(dòng)實(shí)際爐溫偏差腦2023/4/1512編輯ppt自動(dòng)控制系統(tǒng)2023/4/1513編輯ppt開環(huán)控制系統(tǒng)系統(tǒng)的控制器與被控對(duì)象之間只有順（前）向作用，沒有反（逆）向作用，系統(tǒng)的輸出量對(duì)控制作用沒有影響。2023/4/1514編輯ppt直流電機(jī)速度開環(huán)控制系統(tǒng)2023/4/1515編輯ppt開環(huán)控制系統(tǒng)方塊圖在開環(huán)控制系統(tǒng)中，只有從輸入端到輸出端的信號(hào)作用路徑，而沒有從輸出端到輸入端的作用路徑。2023/4/1516編輯ppt開環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，調(diào)整比較方便。當(dāng)因擾動(dòng)作用（如晶閘管整流裝置特性的變化或負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化等）引起電機(jī)轉(zhuǎn)速偏離原來校準(zhǔn)的數(shù)值時(shí)，系統(tǒng)沒有對(duì)偏差修正的能力。開環(huán)控制系統(tǒng)的精度取決于系統(tǒng)校準(zhǔn)的精度和系統(tǒng)中元器件特性的穩(wěn)定程度，從而對(duì)其所采用的元器件的精度和穩(wěn)定性提出了較高的要求。2023/4/1517編輯ppt閉環(huán)控制系統(tǒng)系統(tǒng)的輸出量或狀態(tài)變量對(duì)控制作用有直接影響。2023/4/1518編輯ppt直流電機(jī)速度閉環(huán)控制系統(tǒng)2023/4/1519編輯ppt閉環(huán)控制系統(tǒng)方塊圖在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，不僅有從輸入端到輸出端的作用路徑（前向通道），還有從輸出端到輸入端的信號(hào)作用路徑（反饋通道）。由于引入了反饋，系統(tǒng)的方塊圖形成了閉環(huán)，構(gòu)成了閉環(huán)控制系統(tǒng)。2023/4/1520編輯ppt閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)負(fù)反饋：使偏差減小或消除的反饋?zhàn)饔谩Ｘ?fù)反饋控制系統(tǒng)的原理是根據(jù)所檢測(cè)偏差進(jìn)行控制，從而抑制或消除偏差，即檢測(cè)偏差，抑制或消除偏差。反饋控制是自動(dòng)控制的基本原理。閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：采用反饋控制提高了系統(tǒng)的精度。2023/4/1521編輯ppt由擾動(dòng)引起的偏差，只要擾動(dòng)作用點(diǎn)被反饋路徑包圍，都能被反饋?zhàn)饔靡种苹蛳?。因此，系統(tǒng)對(duì)這部分元器件內(nèi)部參數(shù)的變化不敏感，可以用精度不高而成本低的元器件組成。對(duì)作用點(diǎn)不被反饋路徑包圍的擾動(dòng)所引起的偏差，反饋?zhàn)饔脽o能為力，如給定元件、反饋元件的精度。當(dāng)閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或參數(shù)配合不當(dāng)時(shí)，可能引起過調(diào)，造成系統(tǒng)振蕩，甚至不能正常工作。對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)來說，穩(wěn)定性是一個(gè)重要問題。2023/4/1522編輯ppt反饋控制系統(tǒng)的基本組成2023/4/1523編輯ppt給定環(huán)節(jié)：根據(jù)系統(tǒng)輸出量的期望值，產(chǎn)生系統(tǒng)的給定輸入信號(hào)的環(huán)節(jié)。反饋環(huán)節(jié)：對(duì)系統(tǒng)輸出量的實(shí)際值進(jìn)行測(cè)量，將它轉(zhuǎn)換成反饋信號(hào)，并使反饋信號(hào)成為與給定信號(hào)同類型、同數(shù)量級(jí)的物理量。比較器：將給定信號(hào)與反饋信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生偏差信號(hào)的環(huán)節(jié)。2023/4/1524編輯ppt控制器：根據(jù)輸入的偏差信號(hào)，按一定的控制規(guī)律，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)的環(huán)節(jié)。執(zhí)行環(huán)節(jié)：將控制信號(hào)進(jìn)行功率放大，直接推動(dòng)被控對(duì)象，使被控制量發(fā)生變化的環(huán)節(jié)。被控對(duì)象：控制系統(tǒng)所要控制的設(shè)備或生產(chǎn)過程，它的輸出量為被控制量。2023/4/1525編輯ppt名詞術(shù)語輸入信號(hào)r(t)：又稱輸入量、控制量、給定量。 它是控制輸出量變化規(guī)律的信號(hào)。往往把輸入到控制系統(tǒng)中的信號(hào)（包括擾動(dòng)信號(hào)）廣義地叫做輸入量。輸出信號(hào)c(t)：又稱輸出量、被控制量、被調(diào)整量。 它的變化規(guī)律是要加以控制的，應(yīng)保持與輸入信號(hào)之間有一定的函數(shù)關(guān)系。擾動(dòng)信號(hào)f(t)：又稱擾動(dòng)和干擾。 除控制信號(hào)以外，對(duì)系統(tǒng)輸出量產(chǎn)生影響的因素都叫擾動(dòng)。如果擾動(dòng)產(chǎn)生在系統(tǒng)內(nèi)部，則稱為內(nèi)擾；產(chǎn)生在系統(tǒng)外部，則稱為外擾，外擾動(dòng)也是系統(tǒng)的一種輸入量。2023/4/1526編輯ppt反饋信號(hào)b(t)：或稱反饋量。從系統(tǒng)（或元件）輸出端取出信號(hào)，經(jīng)過變換后加到系統(tǒng)（或元件）輸入端。正反饋：反饋信號(hào)與輸入信號(hào)符號(hào)相同，能加強(qiáng)輸入信號(hào)的作用。負(fù)反饋：反饋信號(hào)與輸入信號(hào)符號(hào)相反，抵消輸入信號(hào)作用。主反饋：直接取自系統(tǒng)最終輸出端的反饋。主反饋一定是負(fù)反饋，否則偏差越來越大，直至系統(tǒng)失去控制。局部反饋：除主反饋外，有的系統(tǒng)還有局部反饋，主要是為系統(tǒng)進(jìn)行校正、補(bǔ)償或線性化而加入的。2023/4/1527編輯ppt偏差信號(hào)ε(t)：或稱偏差控制信號(hào)與主反饋信號(hào)之差。誤差信號(hào)e(t)：或稱誤差系統(tǒng)輸出量的實(shí)際值與希望值之差。注意誤差與偏差不是同一概念，只有在全反饋系統(tǒng)中，誤差才等于偏差。2023/4/1528編輯ppt開環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)比較閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是采用了反饋，因此對(duì)外擾動(dòng)和系統(tǒng)內(nèi)參數(shù)的變化引起的偏差能夠自動(dòng)的糾正。這樣就可以采用精度不太高而成本比較低的元件組成一個(gè)精確的控制系統(tǒng)。而開環(huán)控制系統(tǒng)則相反，因?yàn)闆]有反饋，故沒有糾正偏差的能力，外擾動(dòng)和系統(tǒng)內(nèi)參數(shù)的變化將引起系統(tǒng)的精度降低。從穩(wěn)定性的角度看，開環(huán)系統(tǒng)容易解決。而閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性始終是一個(gè)關(guān)鍵問題。如果參數(shù)選擇不當(dāng)，就會(huì)造成系統(tǒng)振蕩，甚至使得系統(tǒng)不穩(wěn)定，完全失去控制。2023/4/1529編輯ppt開環(huán)系統(tǒng)容易建造，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，工作穩(wěn)定。一般來說，當(dāng)系統(tǒng)控制量的變化規(guī)律能預(yù)先知道，并且不存在外部擾動(dòng)（或有辦法抑制）時(shí)，采用開環(huán)控制較好。特別是被控制量很難進(jìn)行測(cè)量時(shí)更是如此。如果系統(tǒng)的控制量和干擾量均無法事先預(yù)知時(shí)，或系統(tǒng)中元件參數(shù)不穩(wěn)定時(shí)，采用閉環(huán)控制的優(yōu)點(diǎn)就顯得特別突出。若要求實(shí)現(xiàn)復(fù)雜而準(zhǔn)確度較高的控制任務(wù)，則可將開環(huán)控制與閉環(huán)控制結(jié)合起來一起作用，組成一個(gè)比較經(jīng)濟(jì)而又性能較好的復(fù)合控制系統(tǒng)。2023/4/1530編輯ppt自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本類型按給定變化規(guī)律分類恒值控制系統(tǒng)（恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)）隨動(dòng)系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)2023/4/1531編輯ppt恒值控制系統(tǒng)（恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)）在這種系統(tǒng)中，系統(tǒng)的給定輸入量是恒值，在擾動(dòng)存在的情況下，要求輸出量保持恒定。其分析設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是要求系統(tǒng)具有良好的抗干擾性能。2023/4/1532編輯ppt直流電動(dòng)機(jī)速度閉環(huán)控制系統(tǒng)2023/4/1533編輯ppt電爐溫度控制系統(tǒng)

2023/4/1534編輯ppt隨動(dòng)系統(tǒng)在反饋控制系統(tǒng)中，若給定輸入信號(hào)是預(yù)先未知的隨時(shí)間變化的函數(shù)，這種系統(tǒng)稱為隨動(dòng)系統(tǒng)。國防工業(yè)的火炮跟蹤系統(tǒng)、雷達(dá)導(dǎo)引系統(tǒng)、機(jī)械加工設(shè)備的伺服機(jī)構(gòu)、天文望遠(yuǎn)鏡的跟蹤系統(tǒng)。在導(dǎo)彈發(fā)射和制導(dǎo)系統(tǒng)中，給定信號(hào)是目標(biāo)機(jī)的方位和速度，這些信號(hào)是隨時(shí)間變化的未知函數(shù)。位置控制系統(tǒng)：控制目的是使輸出軸的轉(zhuǎn)角迅速準(zhǔn)確地跟隨輸入軸的轉(zhuǎn)角變化。對(duì)隨動(dòng)系統(tǒng)來說，輸入信號(hào)是隨機(jī)的，要求輸出能迅速而準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)的變化，其分析和設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是研究系統(tǒng)的跟隨性能。2023/4/1535編輯ppt位置控制系統(tǒng)2023/4/1536編輯ppt程序控制系統(tǒng)當(dāng)控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)是已知的時(shí)間函數(shù)時(shí)，稱這類系統(tǒng)為程序控制系統(tǒng)。程序控制系統(tǒng)和隨動(dòng)系統(tǒng)相似，只是輸入信號(hào)的變化規(guī)律是預(yù)先確定的。程序控制系統(tǒng)可以是開環(huán)系統(tǒng)，也可以是閉環(huán)系統(tǒng)。應(yīng)用實(shí)例：仿形銑床、數(shù)控機(jī)床、機(jī)械手控制系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)2023/4/1537編輯ppt數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)2023/4/1538編輯ppt線性系統(tǒng)線性系統(tǒng)：組成系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)的輸入輸出特性都是線性的，系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型可以用線性微分方程描述。在線性微分方程中，只含輸入量或輸出量各階導(dǎo)數(shù)的一次項(xiàng)。線性定常系統(tǒng)：線性系統(tǒng)元件的參數(shù)是集中的且不隨時(shí)間變化。線性時(shí)變系統(tǒng)：系統(tǒng)元件的參數(shù)是隨時(shí)間變化的，即系統(tǒng)微分方程的系數(shù)是時(shí)間的函數(shù)。例如：宇宙飛船隨著燃料的消耗其質(zhì)量不斷變化；帶鋼卷筒由于卷徑變化其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也不是恒定的。2023/4/1539編輯ppt線性系統(tǒng)的重要特性線性系統(tǒng)的兩個(gè)重要特性：比例性和疊加性。比例性：當(dāng)系統(tǒng)的輸入量增大K倍時(shí)，系統(tǒng)的輸出量也相應(yīng)增大K倍。疊加性：當(dāng)多個(gè)輸入量作用于系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)總響應(yīng)等于各個(gè)輸入量分別作用于系統(tǒng)的響應(yīng)之和。2023/4/1540編輯ppt非線性系統(tǒng)非線性系統(tǒng)：系統(tǒng)中有一個(gè)以上的元件的特性是非線性的系統(tǒng)。非線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型要用非線性微分方程描述。非線性微分方程：某些項(xiàng)的系數(shù)與變量有關(guān)，即方程中含有變量及其導(dǎo)數(shù)的高次項(xiàng)或乘積項(xiàng)。2023/4/1541編輯ppt連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)連續(xù)系統(tǒng)：系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)都是連續(xù)時(shí)間的函數(shù)。離散系統(tǒng)：系統(tǒng)中有一處或數(shù)處的信號(hào)是以脈沖序列或數(shù)字編碼形式出現(xiàn)的。離散系統(tǒng)包括采樣控制系統(tǒng)和數(shù)字控制系統(tǒng)。采樣控制系統(tǒng)：系統(tǒng)中的連續(xù)信號(hào)被采樣成脈沖序列。數(shù)字控制系統(tǒng)：系統(tǒng)中的連續(xù)信號(hào)被采樣后量化成數(shù)字信號(hào)。2023/4/1542編輯ppt數(shù)字控制系統(tǒng)實(shí)例數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)示意圖2023/4/1543編輯ppt對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求穩(wěn)定性穩(wěn)態(tài)精度動(dòng)態(tài)品質(zhì)魯棒性（穩(wěn)健性）自動(dòng)控制理論主要研究的問題分析綜合2023/4/1544編輯ppt穩(wěn)定性穩(wěn)定性是指系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)下，受到擾動(dòng)作用后，系統(tǒng)恢復(fù)原有平衡狀態(tài)的能力。穩(wěn)定是系統(tǒng)正常工作的前提。為了使系統(tǒng)在環(huán)境或參數(shù)變化時(shí)還能保持穩(wěn)定，在設(shè)計(jì)時(shí)還要留有一定的穩(wěn)定裕量。2023/4/1545編輯ppt穩(wěn)態(tài)精度穩(wěn)態(tài)是指穩(wěn)定的系統(tǒng)在過渡過程（暫態(tài)）結(jié)束后所處的狀態(tài)。穩(wěn)態(tài)精度常以穩(wěn)態(tài)誤差來衡量。穩(wěn)態(tài)誤差是指穩(wěn)態(tài)時(shí)系統(tǒng)期望輸出量和實(shí)際輸出量之差。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)希望穩(wěn)態(tài)誤差要小。在恒值調(diào)速系統(tǒng)中，希望因負(fù)載擾動(dòng)引起的穩(wěn)態(tài)誤差的變動(dòng)要盡量?。辉陔S動(dòng)系統(tǒng)中，希望輸出信號(hào)與輸入信號(hào)盡量一致。2023/4/1546編輯ppt動(dòng)態(tài)品質(zhì)動(dòng)態(tài)品質(zhì)通常用動(dòng)態(tài)響應(yīng)指標(biāo)來衡量。動(dòng)態(tài)響應(yīng)指標(biāo)是系統(tǒng)在單位階躍輸入及零初始條件下的一些指標(biāo)，如調(diào)節(jié)時(shí)間、超調(diào)量、振蕩次數(shù)等，它們反映系統(tǒng)過渡過程性能的優(yōu)劣。調(diào)節(jié)時(shí)間即過渡過程時(shí)間。超調(diào)量即動(dòng)態(tài)響應(yīng)最大值超出穩(wěn)態(tài)值的部分相對(duì)于穩(wěn)態(tài)值的百分?jǐn)?shù)。振蕩次數(shù)即過渡過程中系統(tǒng)振蕩的次數(shù)。調(diào)節(jié)時(shí)間反映系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程的快速性；超調(diào)量和振蕩次數(shù)反映系統(tǒng)過渡過程的平穩(wěn)性。2023/4/1547編輯ppt魯棒性魯棒性是指系統(tǒng)特性抵御各種攝動(dòng)因素影響的能力。如對(duì)抗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不確定性、參數(shù)不確定性以及外界干擾的能力。引起系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變異或參數(shù)攝動(dòng)的原因是多方面的，如由于對(duì)象的建模誤差、制造公差、元器件老化、零部件磨損和系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的變化等。系統(tǒng)性能受參數(shù)攝動(dòng)影響的屬性稱為系統(tǒng)的靈敏度。如果一個(gè)控制系統(tǒng)的靈敏度低，抗干擾性好，則稱該系統(tǒng)的魯棒性好。2023/4/1548編輯ppt在多變量控制系統(tǒng)中，為實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制，往往采用綜合性的性能指標(biāo)。根據(jù)不同系統(tǒng)的任務(wù)，選取的性能指標(biāo)形式也不同。例如：在宇航技術(shù)中，不僅要求快速而準(zhǔn)確地將運(yùn)載火箭送入新軌道，并且燃料消耗要最少，在性能指標(biāo)中就應(yīng)包含對(duì)輸出誤差和對(duì)控制能量的要求。2023/4/1549編輯ppt自動(dòng)控制理論主要研究的問題分析：在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)已經(jīng)確定的條件下，對(duì)系統(tǒng)的性能進(jìn)行分析，并提出改善性能的途徑。綜合：根據(jù)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的任務(wù)，給出穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，要求組成一個(gè)系統(tǒng)，并確定適當(dāng)?shù)膮?shù)，使系統(tǒng)滿足給定的性能指標(biāo)。2023/4/1550編輯ppt自動(dòng)控制理論的發(fā)展簡(jiǎn)史自動(dòng)控制理論：古典控制理論和現(xiàn)代控制理論。古典控制理論以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)、主要研究單輸入、單輸出這類控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)問題。現(xiàn)代控制理論在古典控制理論的基礎(chǔ)上于上世紀(jì)60年代以后發(fā)展起來，以狀態(tài)空間模型為基礎(chǔ)、以狀態(tài)空間法為主要方法來分析和設(shè)計(jì)系統(tǒng)（多輸入、多輸出、變參數(shù)、非線性、高效能等控制系統(tǒng)），其目的是尋找最優(yōu)控制規(guī)律，使系統(tǒng)的性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)化。20世紀(jì)70年代以來，控制理論又向大系統(tǒng)理論和智能控制理論發(fā)展（亦稱第三代控制理論）?，F(xiàn)代控制理論不能代替經(jīng)典控制理論。當(dāng)分析和設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單系統(tǒng)時(shí)，常用經(jīng)典控制理論；當(dāng)分析和設(shè)計(jì)多輸入多輸出系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)，常用現(xiàn)代控制理論。2023/4/1551編輯ppt1948年，諾伯特．維納《控制論》的出版，標(biāo)志著控制學(xué)科的正式誕生。諾伯特．維納（1894~1964），美國數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家，除了在數(shù)學(xué)上有卓越成就外，還創(chuàng)建了控制論。2023/4/1552編輯ppt人類對(duì)反饋這一基本原理早有認(rèn)識(shí)，并利用它創(chuàng)造了許多裝置，如孵卵器、水利及風(fēng)力磨坊的速度調(diào)節(jié)器等。1788年，JamesWatt發(fā)明的蒸汽機(jī)離心調(diào)速器是最早的自動(dòng)控制系統(tǒng)。隨后，G.B.Airy發(fā)現(xiàn)并首先討論了控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定問題。1868年，麥克斯威爾（JamesClerkMaxwell）發(fā)表了《論調(diào)節(jié)器》一文，系統(tǒng)研究了反饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題。1877年勞斯（E.J.Routh）及1895年胡爾維茨（A.Hurwitz)分別獨(dú)立地提出了穩(wěn)定性判據(jù)。2023/4/1553編輯ppt1877～1880年，俄國科學(xué)家發(fā)明了火炮隨動(dòng)系統(tǒng)和飛行器駕駛系統(tǒng)。1892年，李雅普諾夫（A.M.Lyapunov）發(fā)表了《論運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的一般問題》，全面論述了穩(wěn)定性問題，并為狀態(tài)變量法控制理論打下了基礎(chǔ)。1934年，海森（H.L.Hazen)發(fā)表了《侍服機(jī)構(gòu)理論》的重要論文，第一次提出了自動(dòng)控制系統(tǒng)的精確理論。主要研究和解決系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度問題。2023/4/1554編輯ppt隨著武器的進(jìn)化，要求控制系統(tǒng)能準(zhǔn)確跟蹤變化的目標(biāo)，從而對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的瞬態(tài)性能提出了要求。而設(shè)計(jì)具有高動(dòng)態(tài)品質(zhì)