[工学]自动控制原理 第一章 概论.ppt

自动控制原理 主讲教师: 蒋大明 电子信息工程学院 办公室: 南103 电话: 邮箱：dmjiang@bjtu.edu.cn 课程简介 第一章 自动控制的一般概念 第二章 模型 第三章 时域分析法 第四章 根轨迹法 第五章 频率法 第六章 控制系统的校正 第七章 采样系统分析 参考书目 胡寿松 自动控制原理 国防工业出版社 吴 麒 自动控制原理 清华大学出版社 李友善 自动控制原理 国防大学出版社 多种 习题集 自动控制理论的发展历程 最早应用于工业过程中的自动 反馈控制器，是英国人瓦特1769 年发明的飞球控制器，它被用来 控制蒸汽机的转速。 机械装置用来测量驱动杆的转 速并利用飞球的转动来控制阀门， 进而控制进入蒸汽机的蒸汽流量。 当转速增大时，飞球离开轴线， 重心上移，于是关紧阀门。 自动控制理论的发展历程 俄国人认为，最早的具有历史 意义的反馈系统是由Polzunov于 1765年发明的用于水位控制的浮 球调节器。 浮球探测水位并控制在锅炉入 水口上的阀门。 自动控制理论的发展历程 经典控制论的产生： 1868年，英国本土的瓦特调节器出现剧烈振荡, 英国物理学家麦克斯韦发 表《论调速器》。 恩格斯说：“社会上一旦有技术上的需要，则这种需要比之十所大学更能把 科学推向前进”。 20世纪初叶，长途电话革命促成经典控制论（时域法、频域法、根轨迹法） 二战之前，贝尔实验室主要研究纽约到旧金山3000哩的长途电话线。 1927年，贝尔实验室的Bode用频域法分析反馈放大器；1932年，奈奎斯 特提出频域判据判断系统的稳定性， 解决反馈放大器出现“嗡嗡作响”的不稳 定振荡。 自动控制理论的发展历程 自动控制理论的发展历程 随着人类卫星和空间时代的到来，控制工程又有了新的推动力。 50年代末，控制系统的设计问题的重点由设计可行系统发展为某种意义上 的最佳系统。 1956年，苏联数学家庞特里亚金创立“极大值原理”。 1957年，美国数学家贝尔曼创立“动态规划”，为最优控制提供了有效的理 论工具；多输入、多输出的复杂系统使经典控制论遇到挑战； 1960年后，数字计算机的出现和普及使基于矩阵运算的状态空间法得到发 展和普及；复杂系统的时域分析成为可能。 1960年前后，美国应用数学家卡尔曼在其博士论文中提出“状态空间理论”， 标志着现代控制理论的诞生。 自动控制理论的发展历程 现代控制理论的应用： 1957年，苏联发射第一颗人造卫星。 1966年，苏联发射探测器在月球软着陆。 1969年，美国阿波罗载人宇宙飞船登陆月球。 自动控制理论的发展历程 经典控制理论 : 40-50年代 现代控制理论 : 60年代 大系统理论，智能控制 : 80年代 控制理论的分支： 最优控制： 性能最优的控制律。 自适应控制：系统特性变动下可自动调整控制。 智能控制：人工智能与自动控制的交叉，包括模糊控制、专家系统、学 习控制。 鲁棒控制：模型出现偏差仍可保持性能。 经典控制理论 研究对象: 单输入, 单输出, 线性时不变系统. 现代控制理论 研究对象: 多输入, 多输出, 多变量系统. 大系统理论,智能控制 研究对象: 规模庞大, 结构复杂, 变量众多. 控制理论面临的问题 ● 如何避免抽象的理论化。 ● 实际系统的复杂性、强非线性、不确定性、不完全性，如何建模。 自动化专业的历史沿革 工业企业电气化(1952) 工业电气化及自动化(60年代) 工业电气自动化(70年代末) 工业自动化(1993, 归口机械工业部) 自动控制(1993, 归口电子工业部) 自动化(1998) 我校自动化专业简介 专业演变: 铁道信号→交通信息工程与控制→自动控制 →自动化 (60人→90人→180人) 自动化专业国内外状况 国内: 全国已有200多所高校设立自动化专业. 中国自动化学会教育委员会 考研唯一专业课 国际: 目前国际主流教育体制中没有自动化专业. 出国深造: 偏理: 应用数学