现代控制理论基础课件.ppt

现代控制理论基础课件;主要内容;;个人基本情况(2) 　河南大学数学系基础数学专业本科毕业 　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 　西北工业大学自动控制系博士研究生毕业 　中科院自动化研究所国家重点实验室客座研究员 　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 　中科院自动化研究所国家重点实验室客座研究员 　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 　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;个人基本情况(3) 杭州电子科技大学特聘教授 中国电子学会高级会员，中国自动化学会会员，中国自动化学会过程的故障诊断与技术专业委员会委员、中国自动化学会智能控制专业委员会委员 　 国家自然科学基金通讯评阅人，自动化学报、电子学报、电子与信息学报等学报长期审稿人 　主要研究方向为：多尺度估计理论及其应用、信号处理与数据融合技术及应用、动态系统故障诊断、动态系统建模理论及应用技术;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（，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); 经典控制理论主要解决单变量控制系统的分析与设计，研究的对象主要是线性定常系统。它是以拉氏变换为数学工具，采用以传递函数、频率特性、根轨迹等为基础的经典频域方法研究系统。 对于非线性系统，除了线性化及渐近展开等计算外，主要采用相平面分析和谐波平衡法(即描述函数法)研究。; 这一