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控制理论的发展 控制理论的发展 1、最有代表性的例子当属古代的计时器?“水钟”（?在中国叫作“刻漏”，也叫“漏壶”）。 2、据古代锲形文字记载和从埃及古墓出土的实物可以看到，巴比伦和埃及在公元前1500年以前便已有很长的水钟使用历史了。 控制理论的发展 * 1765年俄国的波尔祖诺夫（И.И.Полэунов）发明了蒸汽机锅炉的水位自动调节器（这在俄国被认为是世界上的第一个自动调节器）。 * 1760年－1800年，詹姆斯.瓦特对蒸气机进行了彻底得改造，终于使其得到广泛的应用。 * 1788年，他给蒸气机添加了一个“节流”控制器即节流阀。“调节器”或“飞球调节器”用于调节蒸气流，以便确保引擎工作时速度大致均匀。这是当时反馈调节器最成功的应用。 控制理论的发展 James Watt 和蒸汽机 控制理论的发展 “飞球调节器”用于调节蒸气流，以便确保引擎工作时速度大致均匀。 控制理论的发展 J.C.Maxwell用微分方程讨论了调节器系统可能产生的不稳定现象，开始了对反馈控制动力学问题的理论研究。 1868年“关于调节器”：系统的品质可用微分方程描述，系统的稳定性特征方程的根的位置和形式来研究 1872年 E.J. Routh 和 1890年 Hurwitz 找到稳定性代数判据。 1892年俄国 Laypnouv“论运动稳定性的一般问题”博士论文，用能量函数来判别系统的稳定性，总结发展了经典时域方法。 1932年美国 H.Nyquist发表“反馈放大器的稳定性”系统稳定性频率法判据。 H.W.Bode---伯德图法 W.R. Evans---根轨迹法 1948年 N Wiener 《控制论---或关于在动物和机器中控制和通讯的科学》，奠定了控制论的基础； 控制理论的发展 * 古典控制理论时期（40---60年代）； * 非线性系统： 1） 、描述函数法； 2）、相平面法（Poincare）； * 适应问题：SISO、线性、时不变； 控制理论的发展 * 现代控制理论时期（60-70年代） 控制理论的发展 * 大系统---研究大系统的结构方案、总体设计中的设计方法、协调等； * 智能控制---研究模拟人类的智能活动及其控制与信息的传递过程的规律。 控制理论的发展 环境复杂性---强干扰； 任务复杂性---（机器人）跟踪、规避、自行规划、决策，要求精度高，实时性强； 对象复杂性---非线性、时变、参数不确定、强耦合等。 控制理论的发展 60年代，F.W.Smith 提出采用性能模式识别器学习最优控制方法。 1965年，Zadeh 创立Fuzzy结合论---提供了一种工具。 1965年，Feigenbaum，第一个专家系统、。 1965年， J.S.Fu，把人工智能中的直觉推理应用于学习控制。 1966年，Mendel，把人工智能应用于空间飞行器的学习控制，提出人工智能的概念。 70年代，J.S.Fu,Gloriso,Saridis 等提出智能控制是人工智能与控制技术的交叉。 1974年，Mamdani将Fuzzy Set用于控制，1979年研制成自组织Fuzzy控制器。 控制理论的发展 1991年德国《电子学》连续发表NN和FC。 1995年10月，L.A.Zadeh 发起国际智能自动化筹委会（温哥华） 1992年英国《国际控制》智能控制专辑。 1994年日本，《计测与控制》智能系统专辑。 1994年俄文《自动化与遥控技术》AI和NN论文 1993年中国北京召开第一届全球华人智能控制与智能自动化大会。 80年代智能控制主要应用在过程工业，90年代扩展到高技术、军事、日用家电产品。 今天“智能化”已成为产品技术含量的标志。 智 能 控 制 智能控制是自动控制、运筹学、人工智能的结合物。 ----即智能控制是应用人工智能理论与技术及运筹学的优化方法与控制理论方法与技术相结合，在未知环境下，仿效人类的智能，实现对系统的控制。 智 能 控 制 分级递阶控制 智能级，协调级，控制级。随智能提高，精度降低 专家控制系统与专家系统不同在于：长期运行的连续性；在线控制的实时性；运行的高度可靠性 仿人智能控制 模仿人的行为，根据人的经验、决策行为、各种直觉推理机制进行控制 学习控制--- 系统根据先前的控制经验对一类具有重复性的对象，寻找一个理想的输入输出曲线，是被控对象产生期望的运动 自学习控制 通过在线实时学习自动获取知识，并不断完善控制性能 神经网络控制（Neural Network Control ） 模糊控制（Fuzzy control） 智 能 控 制 智能控制体系结构 智 能 控 制 对智能控制的要求： * 在1868年至今的短短一百年中，自动控制理