现代控制理论基础教学课件.ppt

1 现代控制理论基础 　 文 成 林 博士(后) 教授 　　　　　杭州电子科技大学自动化学院 　　　　　　　(第二实验楼南楼412房间) 　　　 　　E-mail wencl@hziee.edu.cn 　　　　　　Tel: 057186915193 主要内容 一 个人基本情况 二 控制理论的产生及其发展 三 现代控制理论的主要内容 四 本课程要讲的内容 五 学习、研究和培养学生过程中的一些体会 个人基本情况(2) 1982.09-1986.06　河南大学数学系基础数学专业本科毕业 1986.06-2004.06　在河南大学从事科研和教学究工作 1993.09-1996.06 　郑州大学基础数学专业硕士研究生毕业、获硕士学位 1996.09-1999.10　西北工业大学自动控制系博士研究生毕业 1997.10-1997.12　中科院自动化研究所国家重点实验室客座研究员 1998.10-1998.12　中科院自动化研究所国家重点实验室客座研究员 1998.12　获得副教授任职资格 1999.10-1998.12　中科院自动化研究所国家重点实验室客座研究员 2000.05-2002.04　清华大学《控制科学与工程》博士后流动站工作 2002.4　被聘任为教授 2002.05-2002.07 　清华大学智能技术与系统国家重点实验做客座研究员 2003.02-2003.06　香港浸会大学计算机科学系高级访问教授 2005.10-2005.12 加拿大Albeta大学高级访问教授 2004.06至今　杭州电子科技大学特聘教授 二 控制理论的产生及其发展 自动控制思想及其实践可以说历史悠久。它是人类在认识世界和改造世界的过程中产生的，并随着社会的发展和科学水平的进步而不断发展。 人类发明具有“自动”功能的装置的历史可以追溯到公元前14－11世纪的中国、埃及和巴比伦出现的铜壶滴漏计时器。 公元前4世纪，希腊柏拉图（Platon,公元前47－公元前347）首先使用了“控制论”一词。 公元前300年，古希腊就运用反馈控制原理设计了浮子调节器，并应用于水钟和油灯中。 在如图所示的水钟原理图中，最上面的蓄水池提供水源，中间蓄水池浮动水塞保证恒定水位，以确保其流出的水滴速度均匀，从而保证最下面水池中的带有指针的浮子均匀上升，并指示出时间信息。 早在1000多年前，我国古代先人们也发明了铜壶滴漏计时器、指南车等控制装置。 首次应用于工业的自控器是瓦特（J.Watt）于1769年发明的用来控制蒸汽机转速的飞球控制器，如图所示。 1868年，英国学者麦克斯韦（J.C.Maxwell，1831－1879）发表了“论调速器”一文，对的稳定性进行了分析，指出控制系统的品质可用微分方程来描述，系统的稳定性可用特征方程根的位置形式来研究。该论文属于最早的理论工作。 1875年，英国的劳斯（E.J.Routh,1831-1907），1995年，德国的赫尔维茨（A.Hurwitz，1859-1919）,先后分别提出根据代数方程系数判别系统稳定性的一般准则。 20世纪20年代，电子技术得到了迅速发展，促进了信息处理和自动控制及其理论的发展。 1932年，美籍瑞典科学家奈奎斯特（H.Nyquist）提出了根据频率响应判断反馈系统的稳定的准则，即奈奎斯特判据。 1938年，前苏联学者米依洛夫提出用图解分析方法判别系统稳定性的准则，把奈奎斯特判据推广到条件稳定和开环不稳定系统的一般情况。 1948年，美国著名科学家维纳（N.Wiener，1894-1964）出版了专著《控制论―关于在动物和机器中控制和通信的科学》，系统地论述了控制理论的一般原理和方法，推广了反馈的概念，为控制理论科学的发展奠定了基础。该书标志着控制科学的诞生。 　1954年，我国著名科学家钱学森教授在美国出版了《工程控制论》一书，书中所阐明的基本理论和观点，奠定了工程控制论的基础。 控制理论和社会生产及科学技术的发展密切相关，在近代得到极速发展。它不仅已经成功地运用并渗透到工农业、科学技术、军事、生物医学、社会经济及人类生活等诸多领域，而且在这过程中控制理论也发展成为一门内涵极为丰富的新兴学科。 控制理论的发展一般划分为三个时期 经典控制理论 (1930-1950) 现代控制理论 　　　　　（20世纪50-70年代） 大系统理论、智能控制理论、复杂系统等 （20世纪60年代至今） 第一个时期： 经典控制理论 (1930-1950)