[交通運(yùn)輸]系統(tǒng)分析及控制第0章緒論(已修改)
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【正文】 2021629 Page 1 空中交通管理學(xué)院 馬蘭 第 0 章 緒 論 第 0章 緒 論 ? 謝克明 .理論現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ) . 北京工業(yè)大學(xué)出版社 ? 劉豹 . 現(xiàn)代控制理論 . 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 , 2021?? ? 胡壽松 . 自動(dòng)控制原理 . 北京 : 科學(xué)出版社 , 2021?? ? Richard C D. Modern Control Systems. 北京 : 科學(xué)出版社 , 2021?? ? 陳啟宗 . 線(xiàn)性系統(tǒng)理論與設(shè)計(jì) . 北京 : 科學(xué)出版社 , 1988?? ? 仝茂達(dá) . 線(xiàn)性系統(tǒng)理論和設(shè)計(jì) . 合肥 : 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社 , 1998 2021629 Page 2 空中交通管理學(xué)院 馬蘭 2021629 Page 3 空中交通管理學(xué)院 馬蘭 自動(dòng)控制 在無(wú)人直接參與的情況下 ， 利用控制裝置 ， 使工作機(jī)械 、 或生產(chǎn)過(guò)程 （ 被控對(duì)象 ）的某一個(gè)物理量 （ 被控量 ） 按預(yù)定的規(guī)律（ 給定量 ） 運(yùn)行 。 自動(dòng)控制思想及其實(shí)踐可以說(shuō)歷史悠久。 ?早在公元前 300年，古希臘就運(yùn)用反饋控制原理設(shè)計(jì)了浮子調(diào)節(jié)器，并應(yīng)用于水鐘和油燈中。 2021/11/10 Page 4 空中交通管理學(xué)院 馬蘭 圖 1－ 1 水鐘原理圖 ?最上面的蓄水池提供水源 。 ?中間蓄水池浮動(dòng)水塞保證恒定水位 ?下面水池中的帶有指針的浮子均勻上升，并指示出時(shí)間信息。 ?同樣早在 1000多年前 ，我國(guó)古代先人們也發(fā)明了銅壺滴漏計(jì)時(shí)器、指南車(chē)等控制裝置。 在如圖 1－ 1所示的水鐘原理圖中 : ?而前蘇聯(lián)則認(rèn)為 1765年珀?duì)栔熘Z夫（ ）的浮子水位調(diào)節(jié)器最有歷史意義。 2021/11/10 Page 5 空中交通管理學(xué)院 馬蘭 ?首次應(yīng)用于工業(yè)的自控器是 瓦特 ）于1769年發(fā)明的用來(lái)控制蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速的飛球控制器 ?如圖 1－ 2所示。 圖 1－ 2 飛球轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖 ? 1868年以前，自控裝置和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還處于直覺(jué)階段，沒(méi)有系統(tǒng)的理論指導(dǎo)，各項(xiàng)性能（如穩(wěn)、準(zhǔn)、快）的協(xié)調(diào)控制方面經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題。 ?十九世紀(jì)后半葉，許多科學(xué)家開(kāi)始基于數(shù)學(xué)理論的 自控理論 的研究，并對(duì)控制系統(tǒng)的性能改善產(chǎn)生了積極的影響。 ?1868年，麥克斯威爾（ ）建立了飛球控制器的微分方程數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)微分方程的解來(lái)分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 ?1877年，羅斯（ ）提出了不求系統(tǒng)微分方程根的穩(wěn)定性判據(jù)。 ?1895年，霍爾維茨（ ）也獨(dú)立提出了類(lèi)似的霍爾維茨穩(wěn)定性判據(jù)。 ?第二次世界大戰(zhàn)前后，由于自動(dòng)武器的需要，為控制理論的研究和實(shí)踐提出了更大的需求，從而大大推動(dòng)了自控理論的發(fā)展。 ?1948年， 數(shù)學(xué)家維納 ()的 《 控制論 》 (CYBERNETICS)一書(shū)的出版， 標(biāo)志著控制論的正式誕生 ，并 發(fā)現(xiàn)了極為重要的 反饋 概念 。 2021/11/10 Page 6 空中交通管理學(xué)院 馬蘭 ?1788年， James Watt 為控制蒸汽機(jī)速度設(shè)計(jì)的離心調(diào)節(jié)器，是自動(dòng)控制領(lǐng)域的第一項(xiàng)重大成果。 ?1884年： E. J. Routh提出勞斯穩(wěn)定性判據(jù)。 ?1892年： A. M. Lyapunov提出李雅普諾夫穩(wěn)定性理論。 ?1895年： A. Hurwifz提出赫爾維茨穩(wěn)定性判據(jù)。 ?1932年： H. Nyquist提出奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)。 ?1945年： H. W. Bode提出反饋放大器的一般設(shè)計(jì)方法。 2021/11/10 Page 7 空中交通管理學(xué)院 馬蘭 ?1948年： Evans提出并完善了根軌跡法 ?1948年： N. Wiener發(fā)表 《 控制論 》 ?1954年：錢(qián)學(xué)森在美國(guó)完成 《 工程控制論 》 ?1956年：蓬特里亞金（ Pontryagin）提出極大值原理 ?1957年： R. I. Bellman提出動(dòng)態(tài)規(guī)劃理論 ?1960年： R. E. Kalman提出卡爾曼濾波理論 2021/11/10 Page 8 空中交通管理學(xué)院 馬蘭 ?1948年： Evans提出并完善了根軌跡法 ?1948年： N. Wiener發(fā)表 《 控制論 》 ?1954年：錢(qián)學(xué)森在美國(guó)完成 《 工程控制論 》 ?1956年：蓬特里亞金（ Pontryagin）提出極大值原理 ?1957年： R. I. Bellman提出動(dòng)態(tài)規(guī)劃理論 ?1960年： R. E. Kalman提出卡爾曼濾波理論 2021/11/10 Page 9 空中交通管理學(xué)院 馬蘭 概括地說(shuō)，控制論發(fā)展經(jīng)過(guò)了三個(gè)時(shí)期： 第一階段是四十年代末到五十年代的經(jīng)典控制論時(shí)期 第二階段是六十年代的現(xiàn)代控制理論時(shí)期 第三階段是七十年代的大系統(tǒng)理論時(shí)期 2021/11/10 Page 10 空中交通管理學(xué)院 馬蘭 第一階段是四十年代末到五十年代的經(jīng)典控制論時(shí)期 ?著重解決 單輸入單輸出 （ SISOSingle Input Single Output） 線(xiàn)性定常系統(tǒng)的控制問(wèn)題； ?它的主要數(shù)學(xué)工具是 微分方程、拉普拉斯變換和傳遞函數(shù) ，常以各種圖表（如： Nichles圖、 Bode圖、Nyquist圖、 R
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