现代控制理论基础绪论.pptx

现 代 控 制 理 论 基 础;第一章 绪 论; § 1.1 现代控制理论的产生与发展;第一阶段: 经典(自动)控制理论;1. 两千年前我国发明的 指南车，就是一种开  环自动调节系 统。;二 起步阶段;瓦特离心调速器;三 发展阶段;1895年劳斯（）与赫尔维茨（）把马克 　斯韦尔的思想扩展到高阶微分方程描述的更复杂的系　　统中,各自提出了两个著名的稳定性判据—劳斯判据和赫尔维茨判据。基本上满足了二十世纪初期控制工程师的需要。 ;3.由于第二次世界大战需要控制系统具有准确跟踪与补偿能力，1932年奈奎斯特（）提出了频域内研究系统的频率响应法，为具有高质量的动态品质和静态准确度的军用控制系统提供了所需的分析工具。 ;4.1948年伊万斯（）提出了复数域内研究系统的根轨迹法。 建立在奈奎斯特的频率响应法和伊万斯的根轨迹法基础上的理论，称为经典（古典）控制理论（或自动控制理论）。;四 标志阶段;2. 我国著名科学家钱学森将控制理论应用于工程实践，并与1954年出版了《工程控制论》。; 从四十年代到五十年代末，经典控制理论的发展与应用使整个世界的科学水平出现了巨大的飞跃，几乎在工业、农业、交通运输及国防建设的各个领域都广泛采用了自动化控制技术。（可以说工业革命和战争促使了经典控制理论的发展）。;第二阶段 现代控制理论;1.五十年代后期，贝尔曼（）等人提出了状态分析法；在1957年提出了动态规划。;4. 罗森布洛克（）、欧文斯（）和麦克法轮（）研究了使用于计算机辅助控制系统设计的现代频域法理论，将经典控制理论传递函数的概念推广到多变量系统，并探讨了传递函数矩阵与状态方程之间的等价转换关系，为进一步建立统一的线性系统理论奠定了基础;5. 20世纪70年代奥斯特隆姆（瑞典）和朗道（法国，）在自适应控制理论和应用方面作出了贡献。;第三阶段 鲁棒控制理论阶段;大系统理论：用控制和信息的观点，研究各种大系统的结  构方案、总体设计中的分解方法和协调等 问题的技术基础理论。;智能控制理论：研究与模拟人类智能活动及其控制与信  息传递过程的规律，研制具有某些拟人  智能 的工程控制与信息处理系统的理论。;复杂系统理论：把系统的研究拓广到开放复杂巨系统的范  筹，以解决复杂系统的控制为目标。;现代控制理论基础的内容为: 线性系统理论 最优控制理论 最优估计理论 系统辨识理论 自适应控制理论 智能控制理论;§ 1.3 现代控制理论与经典控制理论的差异;§ 1.4 现代控制理论的应用;倒立摆稳定控制;导弹稳定控制;航天器控制;机器人控制;[课堂小结];考核计分说明; 指南车与司南、指南针等相比在指南的原理上截然不同。它的车箱里装着非常巧妙而复杂的机械。是一种双轮独辕车。它的中央有一个大平轮，木头人就竖立在上面。在大平轮两旁，装着很多小齿轮。如果车子向左转，右边的车轮就会带动小齿轮，小齿轮再带动大平轮，使大平轮相反地向右转。如果车子向右转，同样地，大平轮则向左转。因此，只要指南车开动以前，先让木头人的右手指向南方，以后车子不论是向左转还是向右转，木头人的右手就总是指向南方。指南车是利用齿轮的原理造成的。这种齿轮传动类似现代汽车用的差动齿轮，相当于汽车中差动齿轮的逆向使用原理。这种指南车，可以说是世界上最早的自动化设备。 ; 整个水运仪象台高12米，宽7米，共分3层，相当于一幢四层楼的建筑物。最上层的板屋内放置着1台浑仪， 屋的顶板可以自由开启，平时关闭屋顶，以防雨淋，这已经具有现代天文观测室的雏型了；中层放置着一架浑象；下层又可分成五小层木阁，每小层木阁内均安排了若干个木人，5层共有162个木人，它们各司其职：每到一定的时刻，就会有木人自行出来打钟、击鼓或敲打乐器、报告时刻、指示时辰等。在木阁的后面放置着精度很高的两级漏刻和一套机械传动装置，可以说这里是整个水运仪象台的“心脏”部分，用漏壶的水冲动机轮，驱动传动装置，浑仪、浑象和报时装置便会按部就班地动作起来。 ???? 这台仪器的制造水平堪称一绝，充分体现了我国古代人民的聪明才智和富于创造的精神。; 到此为止，瓦特完成了对蒸汽机的整套发明过程。经过他的一系列重大的发明和改进，使蒸汽机的效率提高到原来纽科门机的3倍多，而且配套齐全、性能优良、切合实用。瓦特