北科现代控制理论(全)概述.ppt

;;;;;系统框图;;;;;在现代机械制造业和工业生产过程中以及航空航天，军事等广阔领域，自动控制都起着至关重要的作用. 根据发展过程,自动控制理论分为经典控制理论和现代控制理论两大部分. 20世纪40年代至50年代中期,以传递函数描述系统的自控理论称为经典控制理论; 大致从20世纪50年代末发展起来的以状态空间模型描述系统的自控理论称为现代控制理论.; 随着科学技术与工业生产的发展，到十八世纪，自动控制技术逐渐应用到现代工业中。其中最卓越的代表是瓦特（J.Watt）发明的蒸汽机离心调速器，加速了第一次工业革命的步伐。;1868年马克斯韦尔（J.C.Maxwell）解决了蒸汽机调速系统中出现的剧烈振荡的不稳定问题，提出了简单的稳定性代数判据。;1895年劳斯（Routh）与赫尔维茨（Hurwitz）把马克斯韦尔的思想扩展到高阶微分方程描述的更复杂的系统中,各自提出了两个著名的稳定性判据—劳斯判据和赫尔维茨判据。基本上满足了二十世纪初期控制工程师的需要。 ;由于第二次世界大战需要控制系统具有准确跟踪与补偿能力，1932年奈奎斯特（H.Nyquist）提出了频域内研究系统的频率响应法，为具有高质量的动态品质和静态 准确度的军用控制系统提供了所需的分析工具。 ;1947年控制论的奠基人美国数学家韦纳（N.Weiner）把控制论引起的自动化同第二次产业革命联系起来，并与1948年出版了《控制论—关于在动物和机器中控制与通讯的科学》，书中论述了控制理论的一般方法，推广了反馈的概念，为控制理论这门学科奠定了基础。;经典控制理论的特点;经典控制理论的不足和局限性1）经典控制理论基本只限于研究线性时不变系统;2）经典控制理论主要适用于单输入单输出系统,基于系统的输出/输入描述,忽略了系统结构的内在性质;3）经典控制理论采用试探法设计系统,根据经验选用合适的,较简单的,工程上易于实现的控制器,然后检验系统的品质指标是否都能满足进行修改,往往依靠设计人员的经验,而不是直接从理论上给出最佳的系统化的设计方案.;现代控制理论;五十年代后期，贝尔曼（Bellman）等人提出了状态分析法；在1957年提出了动态规划。;1961年庞特里亚金（俄国人）提出了极小（大）值原理。;;;;一些现代控制理论应用的例子;一些现代控制理论应用的例子;一些现代控制理论应用的例子;勇气号在火星上工作;好奇号火星探测车;中国火星探测车; ;美国正在研制的高超音速X-51A全球快速打击武器(B52机翼下所挂的白色高超音速巡航导弹);仿人机器人;工业机器人; ;本门课程特点;Thank you;瓦特JamesWatt;奈奎斯特;维纳; 1957年于哥伦比亚大学获得博士学位。在现代控制理论中的卡尔曼滤波器，正是源于他的博士论文和1960年发表的论文《A New Approach to Linear Filtering and Prediction Problems》（线性滤波与预测问题的新方法）。;钱学森 ;1955年回国。历任中国科技大学近代力学系主任，中国科学院力学研究所所长、研究员，国防部第五研究院院长，第七机械工业部副部长。，任国防科工委科学技术委员会副主任，中国科协副主席。还历任中国自动化学会第一、二届理事长，中国宇航学会、中国力学学会、中国系统工程学会名誉会长，中科院主席团执行主任、数学物理学部委员。1986年至1991年5月任中国科协第三届全委会主席。1991年5月在中国科协第四次全国代表大会上当选为科协名誉主席。1992年4月被聘为中科院学部主席团名誉主席。1994年6月当选为中国工程院院士。