控制理論的發(fā)展及應用(文件)
【正文】 提出和試圖解決復雜系統(tǒng)問題 ? 以控制數(shù)學為主線研究復雜系統(tǒng)，理論成果很多，但仍然離實際相當遠。 寄語： ? 毛主席 ：希望寄托在你們身上，中國的前途寄托在你們身上，有志氣、有抱負的青年一代一定要為實現(xiàn)我們偉大的歷史使命而奮斗 ? 鄧小平 ：科學的未來在于青年，青年一代的成長正是我們事業(yè)必定要興旺發(fā)達的希望所在 ? 江澤民 ：二十一世紀是青年的世紀，中國社會主義現(xiàn)代化建設的重任，歷史地落在你們肩上 謝 謝！ 。 自動化學科面臨著多方面的挑戰(zhàn)，有許多看法和爭論，這是學科發(fā)展中的正?，F(xiàn)象。 這是目前控制困境的一個原因 。 ? 6070年代的航天的需求，產(chǎn)生了現(xiàn)代控制理論，登月成功成為世界進步的一個重大標志。 有人主張取消自動化學科或改換名稱 。 由于我們中國幾千年來只重技術不重理論，現(xiàn)在的歷史就是十六、十七世紀前 “ 燦爛輝煌的古代文明 ” ，而在十六、十七世紀西方科學理論體系開始建立之后，就開始相對日趨末落。 Black的論文也是在參考了 Nyquist的論文之后才完成，他的專利申請也是在 Nyquist等的工作完成后才被認可并獲準的。穩(wěn)定性理論、頻域理論及脈沖理論的建立與發(fā)展很好地說明了這一點。 現(xiàn)代控制理論的進一步發(fā)展 3 五 歷史的思考 ? 社會發(fā)展的需要是科學發(fā)展的動力 控制技術的存在與發(fā)展已有數(shù)千年的歷史，但只有在工業(yè)的發(fā)展對動力產(chǎn)生巨大的需求，蒸氣機穩(wěn)定性問題出現(xiàn)并具有至關重要的意義時，人們才集中智力來解決這一難題，并由此產(chǎn)生了穩(wěn)定性理論。 空間機器人：多體系統(tǒng)、受非完整約束、自主控制、遙控、裝配等等。 監(jiān)控、預警：化工過程、車間、煤礦采掘面等各種工業(yè)過程 跟蹤、替人操作、裝配：擬人機器人、智能機器人及車等 ? 這一趨勢是明顯的，也是必然的。 ? 連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)分析方法的比較 連續(xù)系統(tǒng)分析 （ L變換） 微分方程 傳遞函數(shù) ，頻域分析（經(jīng)典） 狀態(tài)方程：求運動解，通過系統(tǒng)矩陣分析（現(xiàn)代） 離散系統(tǒng)分析類似 （ z變換） 差分方程 脈沖 傳數(shù)，頻域分析（經(jīng)典） 差分狀態(tài)方程：狀態(tài)空間方法（現(xiàn)代） m a x2?? ?s在設計采樣系統(tǒng)中， 一個重要的參數(shù)就是采樣周期 T， T過大，復現(xiàn)原信號時將失真， T過小，增加計算量， 具體 T的選擇可以通過連續(xù)信號和采樣信號頻譜之間的關系確定 。 ?數(shù)字控制系統(tǒng)：信號是一個數(shù)字序列，如數(shù)字仿真系統(tǒng)（ DSS）。 ?離散控制系統(tǒng)：內(nèi)涵最廣，它涵蓋了采樣和數(shù)字控制系統(tǒng)。 )()()(sXsYsG ?0( ) ( ) ( ) ( 0 )x t A x t B u t x x? ? ?，)()()( tDutCxty ??現(xiàn)代控制論的重要分支：狀態(tài)空間設計方法 ? 系統(tǒng)模型 狀態(tài)空間模型的建立 、 與傳遞函數(shù)描述之間的相互轉(zhuǎn)化； ? 系統(tǒng)分析 狀態(tài)空間運動分析；能控性和能觀性的基本概念與判據(jù) 、 能控 、 能觀標準形及結構分解； ? 系統(tǒng)綜合 基于狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)設計方法 —— 極點配置和觀測器設計 。 控制結構： 通常是采用狀態(tài)反饋控制，構成閉環(huán)控制系統(tǒng)。 ● 控制精度不高 ● 系統(tǒng)抗干擾能力差 ● 對元器件的要求 比較高 控制量 輸入量 輸出量 (b) 閉環(huán)控制系統(tǒng) 反饋元件 ﹢ ﹣ 控制器 受控對象 控制器 受控對象 控制量 輸入量 輸出量 (a) 開環(huán)控制系統(tǒng) 控制量 輸入量 輸出量 (b) 閉環(huán)控制系統(tǒng) 反饋元件 ﹢ ﹣ 控制器 受控對象 控制器 受控對象 控制量 輸入量 輸出量 (a) 開環(huán)控制系統(tǒng) 閉環(huán)控制系統(tǒng) — 反饋控制系統(tǒng) ? 反饋通路 負反饋與正反饋 控制系統(tǒng)一般采用負反饋 ? 信號傳遞形成一個閉合回路 輸入量與反饋量之差稱為 偏差信號 自動控制系統(tǒng)的基本結構： 設定值 r ﹣ 控制器 執(zhí)行器 被控對象 測量、變送 擾動 f 被控變量 y 反饋量 z 自動控制系統(tǒng)的基本結構 偏差 e 控制變量 u 經(jīng)典控制論研究內(nèi)容： ? 系統(tǒng)模型 傳遞函數(shù)模型的建立 ? 系統(tǒng)分析 系統(tǒng)時域分析；穩(wěn)定性 （ 勞斯穩(wěn)定判據(jù) ） ；穩(wěn)態(tài)偏差；根軌跡；頻率特性分析 ? 系統(tǒng)綜合 基于根軌跡 、 頻率特性進行控制器設計 。 脈沖控制理論的建立 3 經(jīng)典控制理論的發(fā)展 控制史上重點人物 Wiener Kalman Nyquist Zadeh Astr246。他們包括 朱里（離散系統(tǒng)穩(wěn)定的朱里判據(jù)，能觀測性與能達性，分析與設計工具等）
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