先进控制理论与控制工程 A 中圆地质大学自动化学院吴敏 第一讲： 控制理论发展历史回顾 7 2021年9月13日
7 2021年9月13日 控制理论发展历史回顾 第一讲： 先进控制理论与控制工程 吴 敏
先进控制理论与控制工程 中国地质大学自动化学院吴敏 自动控制的概念 调节倒 调节记录仪 温 uU 温水 冷永 手动控制漫画 自动控制 水温的手动控制和自动控制示意图（定值控制） 8 2021年9月13日
8 2021年9月13日 自动控制的概念 手动控制漫画 自动控制 水温的手动控制和自动控制示意图(定值控制) 先进控制理论与控制工程 吴 敏
先进控制理论与控制工程 中圆地质大学自动化学院吴敏 防空导弹制导控制 11标 交会点 宁弹 (跟踪控制) 1-目标跟踪雷达2-导弹导引雷达3-计算机雷达 4-导弹发射架 9 2021年9月13日
9 2021年9月13日 防空导弹制导控制 1-目标跟踪雷达 2-导弹导引雷达 3-计算机雷达 4-导弹发射架 (跟踪控制) 先进控制理论与控制工程 吴 敏
先进控制理论与控制工程 中圆地质大学 自动化学院吴敏 自动化技术形成的标志 1788年瓦特将离心式调速器与蒸汽机的阀门连接起来，构成蒸汽机转速 的闭环自动调速系统 调速器 蒸汽阀 负荷 蒸汽机 7777777777777 7777 10 2021年9月13日
10 2021年9月13日 自动化技术形成的标志 1788年瓦特将离心式调速器与蒸汽机的阀门连接起来，构成蒸汽机转速 的闭环自动调速系统 先进控制理论与控制工程 吴 敏
先进控制理论与控制工程 中圆记质大学自动化学院吴敏 自动控制的基本概念 反馈(Feedback)一反馈控制系统 口P:蒸汽机（控制对象） C:调节器（控制器） ▣ 反馈是指将系统的实际输出和期望输出进行比较，形成误差， 为确定下一步的控制行为提供依据 11 2021年9月13日
11 2021年9月13日 反馈 (Feedback) —— 反馈控制系统 r C P e y u 自动控制的基本概念 P：蒸汽机（控制对象） C：调节器（控制器） 反馈是指将系统的实际输出和期望输出进行比较，形成误差， 为确定下一步的控制行为提供依据 先进控制理论与控制工程 吴 敏
先进控制理论与控制工程 中圆枕质大学自动化学院吴敏 自动控制研究的问题 自动控制(Automatic Control)研究的问题： a自动控制系统分析(Analysis) ◆稳定性(Stability) ◆动态特性(Dynamic Performance) ◆静态特性(Static Performance) ◆鲁棒性(Robustness) 口自动控制系统综合(Synthesis)/设计(Design) 12 2021年9月13日
12 2021年9月13日 自动控制(Automatic Control)研究的问题: 自动控制系统分析 (Analysis) 稳定性 (Stability) 动态特性 (Dynamic Performance) 静态特性 (Static Performance) 鲁棒性 (Robustness) 自动控制系统综合(Synthesis)／设计(Design) r C P e y u 自动控制研究的问题 先进控制理论与控制工程 吴 敏
先进控制理论与控制工程 中圆记质大学自动化学院吴敏 经典控制理论的形成和发展 经典控制(Classical Contro0:1930年~1960年 基于频域(Frequency Domain)的方法 传递函数(Transfer Function) 代数稳定判据和传递函数、频率响应法，根轨迹法(Root Locus Method, 1948)，奠定了适宜用于单变量控制问题的经典控制理论的基础。 频域法成为分析和设计线性单变量自动控制系统的主要方法。早期，反馈 控制系统通称为自动调节系统，后称为自动控制系统（(Automatic Control System)。因此，调节器也称为控制器。 13 2021年9月13日
13 2021年9月13日 经典控制理论的形成和发展 经典控制 (Classical Control)：1930年~1960年 • 基于频域 (Frequency Domain) 的方法 • 传递函数 (Transfer Function) • 代数稳定判据和传递函数、频率响应法，根轨迹法（Root Locus Method, 1948），奠定了适宜用于单变量控制问题的经典控制理论的基础。 • 频域法成为分析和设计线性单变量自动控制系统的主要方法。早期，反馈 控制系统通称为自动调节系统，后称为自动控制系统（Automatic Control System）。因此，调节器也称为控制器。 先进控制理论与控制工程 吴 敏
先进控制理论与控制工程 中圆地质大学自动化学院吴敏 School of Aut 经典控制理论形成的历史动力 推动：受当时重大技术（通讯技术和火炮技术等）的深刻影响 物理学：牛顿力学中的“质点和姿态动力学” 数学：线性常系数微分方程、复变函数、概率、统计 工具：模拟电路和模拟计算机 14 2021年9月13日
14 2021年9月13日 经典控制理论形成的历史动力 推 动: 受当时重大技术（通讯技术和火炮技术等）的深刻影响 物理学：牛顿力学中的“质点和姿态动力学” 数 学：线性常系数微分方程、复变函数、概率、统计 工 具：模拟电路和模拟计算机 先进控制理论与控制工程 吴 敏
先进控制理论与控制工程 中圆记质大学自动化学院吴敏 综合自动化控制的标志 现代控制(Modern Contro0:1960年~1980年 。基于时域(Time Domain)的方法 ·状态空间模型(State Space Model) 先进控制(Advanced Control):1980年~： ·基于频域+时域的方法（传递函数+状态空间模型） 。基于知识的方法一智能控制(ntelligent Control) ·基于模型+知识的方法一集成控制(ntegrated Control) 15 2021年9月13日
15 2021年9月13日 综合自动化控制的标志 现代控制 (Modern Control)：1960年~1980年 • 基于时域 (Time Domain) 的方法 • 状态空间模型 (State Space Model) 先进控制 (Advanced Control)：1980年~： • 基于频域+时域的方法 (传递函数+状态空间模型) • 基于知识的方法——智能控制 (Intelligent Control) • 基于模型+知识的方法——集成控制 (Integrated Control) 先进控制理论与控制工程 吴 敏
先进控制理论与控制工程 中固地质大学 自动化学院吴敏 School of Aut 现代控制理论的形成和发展 1956年，前苏联数学家庞特里亚金提出极大值原理。同年，美国数学 家贝尔曼创立动态规划。两者为解决最优控制问题提供了理论工具。 1960年美国数学家卡尔曼提出能控性和能观性两个概念，揭示了系统 的内在属性。卡尔曼还引入状态空间法，提出具有二次型性能指标的 线性状态反馈律，为线性自动控制系统给出了最优调节器的概念。以 上这些新概念和新方法标志着现代控制理论的诞生。 20世纪60~70年代，英国学者H罗森布罗克、D.梅恩和A.G.麦克法兰等 将频率法推广到分析和设计多变量系统，称为现代频率法。 16 2021年9月13日
16 2021年9月13日 • 1956年，前苏联数学家庞特里亚金提出极大值原理。同年，美国数学 家贝尔曼创立动态规划。两者为解决最优控制问题提供了理论工具。 • 1960年美国数学家卡尔曼提出能控性和能观性两个概念，揭示了系统 的内在属性。卡尔曼还引入状态空间法，提出具有二次型性能指标的 线性状态反馈律，为线性自动控制系统给出了最优调节器的概念。以 上这些新概念和新方法标志着现代控制理论的诞生。 • 20世纪60~70年代，英国学者H.罗森布罗克、D.梅恩和A.G.麦克法兰等 将频率法推广到分析和设计多变量系统，称为现代频率法。 现代控制理论的形成和发展 先进控制理论与控制工程 吴 敏