东北大学自动控制原理第一章120917剖析.ppt

东北大学《自动控制原理》课程组 自动控制原理 教材及参考书 教　材：王建辉，顾树生.自动控制原理.北 京: 清华大学出版社. 2007.4 参考书：吴麒主编.《自动控制原理》.北京：　 　　　　清华大学出版社. 　　　　李友善主编.《自动控制原理》. 北 　　　　京：机械工业出版社. 自动控制原理 课程基本信息 课程编号 ：130100020 适用专业 ：自动化、测控技术及仪器 /电子信息工程、通信工程 课程性质 ：技术基础课 课程类型 ：必修课 学 时 ：讲课学时 （68/42） 实验学时 （12/6） 自动控制原理 课程的主要内容（讲课/实验） 第1章 自动控制系统的基本概念(4/0) 第2章 自动控制系统的数学模型(10/0) 第3章 自动控制系统的时域分析(12/4) 第4章 根轨迹法(8/0) 第5章 频率法(12/4) 第6章 控制系统的校正及综合(8/0) 第7章 非线性系统分析(6/2) 第8章 线性离散系统的理论基础(8/2) 自动控制原理 课程的性质和特点 自动控制是一门技术学科，从方法论的角度来研究系统的建立、分析与设计《自动控制原理》是本学科的技术基础课。 自动控制原理 本课程与其它课程的关系 自动控制原理 自动控制理论的发展历程 第一阶段：古典控制理论（20世纪40～60年代） SISO、线性定常、频域法 第二阶段：现代控制理论（20世纪60～70年代） MIMO、非线性、时变、状态空间法 第三阶段：智能控制理论（20世纪70年代～ 今） 非模型 自动控制原理 【课件（2）】1868年，马克斯威尔（J.C.Maxwell）提出了低阶系统的稳定性代数判据 。 1875年和1896年，数学家劳斯（Routh）和赫尔威茨（Hurwitz）分别独立地提出了高阶系统的稳定性判据，即Routh和Hurwitz判据。 二战期间（1938-1945年）奈奎斯特（H.Nyquist）提出了频率响应理论 1948年，伊万斯（W.R.Evans）提出了根轨迹法。至此，控制理论发展的第一阶段基本完成，形成了以频率法和根轨迹法为主要方法的经典控制理论。 自动控制原理 经典控制理论只适用于单输入、单输出的线性定常系统，只注重系统的外部描述而忽视系统的内部状态。在实际应用中有很大局限性。 随着航天事业和计算机的发展，20世纪60年代初，在经典控制理论的基础上，以线性代数理论和状态空间分析法为基础的现代控制理论迅速发展起来。 1954年贝尔曼（R.Belman)提出动态规划理论 1956年庞特里雅金（L.S.Pontryagin）提出极大值原理 1960年卡尔曼（R.K.Kalman)提出多变量最优控制和最优滤波理论 在数学工具、理论基础和研究方法上不仅能提供系统的外部信息（输出量和输入量），而且还能提供系统内部状态变量的信息。它无论对线性系统或非线性系统，定常系统或时变系统，单变量系统或多变量系统，都是一种有效的分析方法。 基本方法：状态方程 （时域） [华中课件]闭环的自动控制装置的应用，可以追溯到1788年瓦特（J.Watt）发明的飞锤调速器的研究。然而最终形成完整的自动控制理论体系，是在20世纪40年代末。 最先使用反馈控制装置的是希腊人在公元前300年到1年中使用的浮子调节器。凯特斯比斯（Kitesibbios）在油灯中使用了浮子调节器以保持油面高度稳定。 19世纪60年代期间是控制系统高速发展的时期，1868年麦克斯韦尔（J.C.Maxwell）基于微分方程描述从理论上给出了它的稳定性条件。1877年劳斯（E.J.Routh）,1895年霍尔维茨（A.Hurwitz）分别独立给出了高阶线性系统的稳定性判据；另一方面，1892年，李雅普诺夫（A.M.Lyapunov）给出了非线性系统的稳定性判据。在同一时期，维什哥热斯基（I.A.Vyshnegreskii）也用一种正规的数学理论描述了这种理论。 1922年米罗斯基(N.Minorsky)给出了位置控制系统的分析，并对PID三作用控制给出了控制规律公式。 1942年，齐格勒（J.G.Zigler）和尼科尔斯(N.B.Nichols)又给出了PID控制器的最优参数整定法。上述方法基本上是时域方法。 1932年柰奎斯特(Nyquist)提出了负反馈