1、自动控制理论发展历程与现代制造业的应用报告人：董海鹰21现代制造业中的应用2自动控制理论涉及到的问题3主要内容651 自动控制理论发展历程1.自动控制理论发展历程控制理论的产生和发展分为以下几个发展阶段经典控制理论现代控制理论智能控制理论 自动控制的发展过程4智能控制自学习控制自适应 /鲁棒控制随机控制控制复杂性进展方向最优控制反馈控制开环控制5经典控制理论单输入单输出反馈系统传递函数波 特 图奈奎斯特图根轨迹图6现代控制理论具有多个相互耦合回路的多变量系统状态空间法最优控制能控性和能观性卡尔曼滤波第一阶段：经典控制理论7 研究对象 ：单输入 单输出系统（线性定常系统） 研究方法 ：以传递函数
2、、频率特性、根轨迹为基础的频域分析方法。 代表人物 ：维纳（控制论）、伯德（伯德图法）和伊文思（根轨迹法）。 主要事件 （ 1）美国贝尔实验室的 H.Bode(1938),以及 Nyquist(1940)提出频率响应法 （ 2）美国 W.Evans提出根轨迹法（ Root Locus Method） (1948),以单输入 线性系统为对象的经典控制研究工作完成。 （ 3）多本有关经典控制的经典名著相继出版，包括 Ed.S.Smith的Automatic Control Engineering(1942),H.Bode的 Network Analysis and Feedback Amplifi
3、er (1945),L.A.MacColl的 Fundamental Theory of Servomechanisms(1945) ,以及 钱学深 的工程控制论（ Engineering Cybernetics） (4)C.Shannon提出继电器逻辑自动化理论（ 1938），随后，发表专著通信的数字理论（ The Mathematical Theory of Communication） ,奠定了信息论的基础。 总结 经典控制理论的分析方法为复数域方法，以传递函数作为系统数学模型，常利用图表进行分析设计，比求解微分方程简便。 优点 可通过试验方法建立数学模型，物理概念清晰，得到广泛的工程应
4、用。 缺点 只适应单变量线性定常系统，对系统内部状态缺少了解，且复数域方法研究时域特性，得不到精确的结果。8第二阶段：现代控制理论 研究对象 ：多输入 多输出系统（线性定常或非线性时变系统） 研究方法 ：状态空间方法 代表人物 ：庞特里亚金（极大值原理）、贝尔曼（动态规划原理）、卡尔曼（卡尔曼滤波）等。 主要事件 （ 1）苏联 L.S.Pontryagin发表 “ 最优过程数学理论 ” ，提出极大值原理（Maximum Principle） (1956) (2)美国 R.Bellman在 RAND Coporation数学部的支持下，发表著名的Dynamic Programming建立最优控制
5、的基础（ 1957） （ 3）国际自动控制联合会（ IFAC）成立（ 1957），中国为发起国之一，第一届学术会议于莫斯科召开（ 1960） （ 4）罗森布洛克（ H.H.Rosenbrock）、欧文斯（ D.H.Owens）和麦克法轮（ G.J.MacFarlane）研究了使用于计算机辅助控制系统设计的现代频域法9 理论，将经典控制理论传递函数的概念推广到多变量系统，为进一步建立统一的线性系统理论奠定了基础。 （ 5） 20世纪 70年代奥斯特隆姆（瑞典）和朗道（法国， L.D.Landau）在自适应控制理论和应用方面做出了贡献。 总结 现代控制理论是在航天、航空、导弹等军事尖端技术的发展，对自动控制系统提出越来越高的要求的推动下发展起来的。要求设计高精度、快速响应、低消耗、低代价的控制系统；被控制对象越来越大型、复杂、综合化，从单个局部自动化发展成综合集成自动化10
