自动控制理论发展历史.pptVIP

自动控制理论发展历史第1页，共27页，星期日，2025年，2月5日控制理论的发展阶段1，经典（自动）控制理论2，现代控制理论3，后现代控制理论第2页，共27页，星期日，2025年，2月5日经典控制理论1，萌芽阶段2，起步阶段3，发展阶段4，标志阶段第3页，共27页，星期日，2025年，2月5日萌芽阶段第4页，共27页，星期日，2025年，2月5日起步阶段到十八世纪，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发明的蒸汽机离心调速器第5页，共27页，星期日，2025年，2月5日发展阶段1868年，J.C.Maxwell提出了简单的稳定性代数判据1895年，Routh和Hurwitz各自提出了两个著名的稳定性判据——劳斯判据和赫尔维兹判据1932年，Nyquist提出了频域响应法1948年，Evans提出了根轨迹法建立在Nyquist的频率响应法和Ewans的根轨迹基础上的理论，称为经典控制理论第6页，共27页，星期日，2025年，2月5日标志阶段1948年，控制论奠基人Weiner出版了《控制论——关于在动物和机器中控制与通讯的科学》1954年，我国著名科学家钱学森将控制理论应用与工程实践，出版了《工程控制论》第7页，共27页，星期日，2025年，2月5日现代控制理论现代控制理论的产生背景现代数学，例如泛函分析，现代代数等，为控制理论提供了多种多样的分析工具；数字计算机为现代控制理论发展提供了应用平台，计算机的飞速发展，推动了核能技术，空间技术的发展，从而出现了多输入多输出系统，非线性系统和时变系统第8页，共27页，星期日，2025年，2月5日现代控制理论的发展1956年，庞德里亚金提出了极大值原理1957年，贝尔曼（Bellman）提出了动态规划1959年，卡尔曼（Kalman）和布西创建了卡尔曼滤波理论；1960年在控制系统的研究中成功地运用了状态空间法，并提出了可控性和可观性的概念到20世纪70年代，系统辨识，最优控制，离散时间系统和自适应控制的发展大大丰富了现代控制理论的内容第9页，共27页，星期日，2025年，2月5日系统辨识系统辨识是根据系统的试验数据来确定系统的数学模型，必须存在实际系统的输入输出数据。系统辨识是为已经存在的系统建立数学模型辨识三要素：数据，模型类和准则。辨识就是按照一个准则在一个模型类中第10页，共27页，星期日，2025年，2月5日最优控制最优控制是现代控制理论的核心，它研究的主要问题是：在满足一定约束条件下，寻求最优控制策略，使得性能指标取极大值或极小值飞船的软着陆第11页，共27页，星期日，2025年，2月5日经典控制理论与现代控制理论差异经典控制理论现代控制理论研究对象单输入单输出系统多输入多输出系统研究方法传递函数（外部描述法）状态空间法（内部描述）研究工具拉普拉斯变换线性代数矩阵设计方法PID控制和校正网络状态反馈和输出反馈其他频率法的物理意义直观，实用，难于实现最优控制易于实现实时控制和最优控制主要解决单变量系统的反馈控制主要解决多变量系统的优化控制第12页，共27页，星期日，2025年，2月5日后现代控制理论大系统理论代表控制理论向广度方向发展。由工程技术大系统，向社会经济大系统,生物生态大系统发展，由狭义的控制，向广义的控制领域发展，包括：调节,控制,管理,指挥等。智能控制理论 代表控制理论向高度方向发展，提高控制系统的智能水平。如：自寻优,自适应,自学习,自组织等方面的智能水平第13页，共27页，星期日，2025年，2月5日大系统理论大系统理论：关于大系统分析和设计的理论大系统的特征：规模庞大,结构复杂,目标多样,影响因素众多,且常带有随机性的系统包括大系统的建模，模型降阶，递阶控制和稳定性等内容第14页，共27页，星期日，2025年，2月5日大系统理论的产生背景随着生产的发展和科学技术的进步，出现了许多大系统，如电力系统，城市交通网，数字通信网，生态系统等这些系统由于规模庞大，结构复杂，造成系统内部各部分之间通信的困难，提高了通信的成本，降低了通信的可靠性原有的控制理论，都是建立在集中控制的基础上，即认为整个系统的信息能集中到某一点，经过处理，再向系统各部分发出控制信号第15页，共27页，星期日，2025年，2月5日大系统理论分类递阶控制理论多级结构：在对分散的子系统实行局部控制的基础上再加一个协调级，去解决子系统之间的控制作用不协调的问题第16页，共27页，星期日，2025年，2月5日分散控制理论：分散控制有多