现代控制理论基础绪论.pptx

现代控制理论基础;

【引言】现代控制理论在工业、航空航天、等许多领域发挥着越来越重要的作用。本章从控制理论的发展入手，主要介绍控制理论的发展历程、现代控制理论的六大分支，以及本课程的学习内容。;;

没有理论指导使控制技术停滞了一个世纪!

飞球调节器有时使蒸汽机速度出现大幅度振荡。

由于当时还没有自控理论，所以不能从理论上解释这一现象。为了解决这个问题，盲目探索了大约一个世纪之久。

1868年英国麦克斯韦尔的“论调速器”论文指

出：不应单独研究飞球调节器，必须从整个系统分析控制的不稳定。建立系统微分方程，分析微分方程解的稳定性，从而分析实际系统是否会出现不稳定现象。——这篇论文被公认为自动控制理论的开端。;

1875年，英国劳斯(Routh)在剑桥AdamsPrize的最佳论

文中提出代数稳定判据，其意义:建立有关动态稳定性的系统理论。

1895年，瑞士数学家赫尔维兹(Hurwitz)提出另外一种

形式的代数稳定判据。

1892年，俄国李雅普诺夫(Lyapunov)提出稳定性定义，

并提出了为当今学术界广为应用且影响巨大的李亚普

诺夫方法，也即李亚普诺夫第二方法或李亚普诺夫直接方法。;

1928年8月2日，美国HaroldBlack(1898-1983)在上班途中的渡船上灵光一闪，发明了在当今控制理论中占核心地位的负反馈放大器。他将其发明随手记在了一份纽约时报上，这份早报已成为一件珍贵的文物诊藏在ATT;

1932年,美国奈奎斯特(Nyquist)提出奈氏稳定判据。

1940年,美国伯德(Bode)引入了半对数坐标系，使频

率特性的绘制工作更加适用于工程设计。

1948年,伊万斯(Evans)提出了复数域内研究系统的根

轨迹法。;

1954年，钱学森的《工程控制论》在美国出版。;

二战后，空间技术促使现代控制理论的产生，现代控制理论促进了空间技术的发展。

1958年,卡尔曼(RudolfKalman)采用状态空间法分析系统，提出能控性、能观性、卡尔曼滤波概念/算法。;

二战后，空间技术促使现代控制理论的产生，现代控制理论促进了空间技术的发展。

1965年,贝尔曼(Bellman)提出最优控制的动态规划方法 1961年,庞特里亚金证明了最优控制中的极大值原理

1967年,瑞典Astrom提出最小二乘辩识，解决了线性定

常系统参数估计问题和定阶方法。

1970年,英国Rosenbrock提出状态空间多变量理论。

1976年，美国Brockett提出用微分几何研究非线性控制系

统。

当今控制界大师：E.D.Sontag,A.Teel,S.Boyd……;

我国著名控制学者贡献:

关肇直:1962年组建我国第一个控制理论研究室，提出飞行器弹性控制理论

陈翰馥:研究随机系统的辨识与适应控制问题，提出辨识算法的收敛条件，即“陈氏条件”

韩京清:提出了自抗扰控制技术

程代展:建立了布尔网络的控制理论

郭雷:解决了最小二乘自校正调节器的收敛性和收敛速度问题，发现并证明了反馈机制最大能力的“临界值”或“不可能性定理”;

【大系统理论和智能控制理论阶段】

现代控制理论在工业过程控制方面遭遇滑铁卢，促使大系统和智能控制技术的诞生！

大系统是规模庞大、结构复杂、变量众多、功能综合、目标多样的过程控制与信息处理。

智能控制系统是具有某些仿人类智能的工程控制与信

息处理系统。

智能控制理论分支:模糊逻辑控制、神经网络控制、专家控制、进化控制等。

F.W.Smith、L.A.Zadeh、Fegenbaum、K.J.Astrom、J.M.Mendel;

【网络化控制理论阶段】

网络化控制系统是通过网络进行数据传输、形成控制闭环的系统。;

现代控制理论一取得的成就

1957年发射了第一颗人造地球卫星

工业机器人产品 1961年载人航天(加加林) 1966年月球软着陆 1969年登陆月球;

系统辨识

线性系统理论

最优控制

最优滤波

自适应控制

非线性系统理论;

研究对象;

1.3本课程的学习内容