控制理論的發(fā)展及應用(參考版)
2025-05-16 10:54本頁面
【正文】 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)展中的正常現象。 提出和試圖解決復雜系統(tǒng)問題 ? 以控制數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。 這是目前控制困境的一個原因 。 今天仍然是非常重要的 。 ? 6070年代的航天的需求，產生了現代控制理論，登月成功成為世界進步的一個重大標志。 自動化學科真的不重要了 ？ 不需要了 ？ 已經走到了學科發(fā)展的盡頭 ？ 答案是否定的 什么原因？ 控制發(fā)展歷史： 控制學科從來是重大實際需求的拉動，然后用數學等理論工具求解，進而解決重大實際問題。 有人主張取消自動化學科或改換名稱 。 人們對控制的熱情在下降 。 由于我們中國幾千年來只重技術不重理論，現在的歷史就是十六、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?？刂萍夹g在中國和巴比倫已有數千年的歷史，但由于沒有上升為理論，只能在低級的水平上發(fā)展。 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。例如在控制理論發(fā)展史上做出巨大貢獻的科學家如 Maxwell、Lyapunov、 Zadeh等無不在多個方面均有建樹。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。 錢三強 “ 科學來源于生產和對自然現象的觀察，它的發(fā)展取決于生產和社會的需求。 現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)展已有數千年的歷史，但只有在工業(yè)的發(fā)展對動力產生巨大的需求，蒸氣機穩(wěn)定性問題出現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，并由此產生了穩(wěn)定性理論。 智能材料：具有及時預報缺陷及損傷，自加強等功能。 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。隨著科學技術的發(fā)展，人們的控制活動越來越多，因而控制任務也會越來越復雜和困難。 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。 理想的采樣過程 四 現代控制理論的進一步發(fā)展 ? 其他動態(tài)系統(tǒng)的研究 非線性系統(tǒng) :Lyapunov理論，微分幾何，微分代數 時變系統(tǒng)：隨環(huán)境變， 自適應系統(tǒng) 或 不確定系統(tǒng) 隨機系統(tǒng)：基于概率統(tǒng)計方法，研究穩(wěn)定、鎮(zhèn)定和最優(yōu)控制等 分布參數系統(tǒng)：廣泛應用于熱工、化工、導彈、航天航空、核裂、聚變等工程系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)、社會系統(tǒng)等 大規(guī)模系統(tǒng)：用子系統(tǒng)及其關聯性質來對其進行分析和控制 機械系統(tǒng)： 2階非線性系統(tǒng)，并充分利用力學特性簡化研究 不確定系統(tǒng)：自適應控制、魯棒控制等多個學科 ? 控制任務的多樣化 經典及現代控制論在于尋求（反饋）控制，使得閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定，即 “ 鎮(zhèn)定”。 ? 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 ，頻域分析（經典） 狀態(tài)方程：求運動解，通過系統(tǒng)矩陣分析（現代） 離散系統(tǒng)分析類似 （ z變換） 差分方程 脈沖 傳數，頻域分析（經典） 差分狀態(tài)方程：狀態(tài)空間方法（現代） m a x2?? ?s在設計采樣系統(tǒng)中， 一個重要的參數就是采樣周期 T， T過大，復現原信號時將失真， 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 。 連續(xù)整量化信號與數字信號 )(tu0 k 1?k t連續(xù)模擬信號與采樣信號 0 t)(tu采樣控制系統(tǒng)與連續(xù)時間控制系統(tǒng)相比 優(yōu)點： （ 1）容易實現復雜的控制規(guī)律； （ 2）控制規(guī)律易改變； （ 3）精度高、抗干擾性能好。 ?數字控制系統(tǒng)：信號是一個數字序列，如數字仿真系統(tǒng)（ DSS）。 ?采樣控制系統(tǒng)：包括了采樣數據信號和數字信號，如過程控制系統(tǒng)（ PCS）。 ?離散控制系統(tǒng)：內涵最廣，它涵蓋了采樣和數字控制系統(tǒng)。 ? 離散時間控制系統(tǒng) ：有一處或數處信號不是時間的連續(xù)函數， 而是在時間上離散的一系列脈沖序列或數字信號，稱這類系統(tǒng)為離散時間控制系統(tǒng)或采樣控制系統(tǒng)。 )()()(sXs
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