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第一章 概论 1.1 自动控制理论发展简述 1.2 自动控制系统的基本概念 1.3 控制理论在机械制造工业中的应用 自动控制理论发展简述 自动控制理论发展简述 自动控制理论发展简述 自动控制理论发展简述 自动控制理论发展简述 自动控制理论发展简述 自动控制理论发展简述 James Watt 1766年 蒸汽机飞球控制器 J.C Maxwell 1868年 控制理论的数学 基础：微分方程模型 Laplace（1749-1827）Laplace变换： 线性微分方程的解 Routh（1892） Hurwitz（1895年） 微分方程的稳定性判据 Wiener,N.(1894~1964)，MIT教授，控制论的奠基人。早期进行模拟计算机研究，二战期间参与火炮控制研究，提出负反馈概念。1948年，维纳所著《控制论》的出版，标志着这门学科的正式诞生。 自动控制理论发展简述 根据自动控制理论的内容和发展的不同阶段，控制理论可分为“经典控制理论”和“现代控制理论”两大部分。 “经典控制理论”的内容是以传递函数为基础，以频率法和根轨迹法作为分析和综合系统基本方法，主要研究单输入，单输出这类控制系统的分析和设计问题。  现在又相继提出了生物控制论，经济控制论和社会控制论等，控制理论已经渗透到各个领域，并伴随着其它科学技术的发展，极大地改变了整个世界。 第一颗人造卫星（苏联，1957年） 首架航天飞机（美国，1981年） 例子: 温度人工控制、自动控制 反馈控制系统的基本组成 控制系统的基本类型(分类): * 根据黄坚《自动控制原理与应用》电子课件改编 控制工程理论 任永强 TelEmail:ryqiang@ QQ:342474609 合肥工业大学机械与汽车工程学院 人体自然系统: 体温控制系统、心跳控制系统、眼球聚焦系统、新陈代谢系统、血液循环系统、呼吸系统、肾肝肺系统。这些系统持续的自动控制是我们保持健康的基本条件、这些系统是在我们非有意识干预的情况下自动运行的。 天体自然系统：银河系的恒星运动； 季节自然系统：四季气候变更； 人造系统：洗衣机、电冰箱、电饭煲、电梯控制系统、温度控制系统、水位控制系统、速度控制系统、刹车防抱死系统。 自动控制在现代科技中的应用： 化工过程的压力和温度自动保持恒定、数控机床按照预定的程序自动地切削工件加工出预期的零件、地面火炮系统(跟踪雷达+指挥仪)自动跟踪飞行目标、导弹自动地攻击敌方目标，导弹空中拦截、巡航导弹绕避障碍物、无人驾驶飞机按照预定航迹自动升降和飞行、人造卫星准确地进入预定轨道运行并回收、焊接机器人自动地按工艺要求焊接流水线上的部件。 自动控制技术的应用已扩展到工农业生产、交通运输、国防、宇航以及生物、医学、环境、经济管理和其它许多社会生活领域中，自动控制也成为了现代社会活动中不可缺少的重要组成部分。 公元前1400－1100年，中国、埃及和巴比伦相继出现自动计时漏壶，人类产生了最早期的控制思想。 公元前300年秦昭王时，由李冰父子主持设计修筑的著名水利工程都江堰，是一种液面控制，是“系统”观念的杰出体现。 公元132年，我国科学家张衡（公元78~139）发明水运浑象，研制出自动测量地震的候风地动仪。 公元1637年，中国明代宋应星所著《天工开物》记载有程序控制思想的提花织机结构图。 公元235年马钧研制出能自动指示方向的指南车 公元1788年，英国人J.Watt用离心式调速器控制蒸汽机的速度，由此产生了第一次工业革命。 Wiener(1948年)《控制论》：反馈 Nyquist（1932年）频率法稳定性判据 Bode（1927年Bode图控制器设计法） Evans（1948年根轨迹控制器设计法） 20世纪60-70年代 现代控制理论 1954年，我国科学家钱学森在美国运用控制论思想和方法，用英文出版《工程控制论》，首先把控制论推广到工程技术领域。 自动控制理论发展简述 1954年第一台工业机器人 1952年美国MIT研制出第一台数控机床 “现代控制理论”是在“经典控制理论”的基础上，于60年代以后发展起来的。它的主要内容是以状态空间法为基础，研究多输入，多输出、时变参数、分布参数、随机参数、非线性等控制系统的分析和设计问题。最优控制、最优滤波、系统辨识、自适应控制等理论都是这一领域重要的研究课题，近年来计算机技术和现代应用数学的结合，又使现代控制理论在大系统理论和模仿人类智能活动的人工智能控制等