控制工程基础课件第一章.ppt

1950年：W. R. Evans提出根轨迹法，进一步充 实了经典控制论； 1954年：钱学森用英文出版《工程控制论》，首先把控制论推广到工程技术领域 第一章 概论 “工程控制论是关于工程技术领域各个系统自动控制和自动调节的理论。维纳博士40年代提示了控制论的基本思想后，不少工程师和数学博士曾努力寻找通往这座理论顶峰的道路，但均半途而废。工程师偏重于实践，解决具体问题，不善于上升到理论高度；数学家则擅长于理论分析，却不善于从一般到个别去解决实际问题。钱学森则集中两者优势于一身，高超地将两只轮子装到一辆车上，碾出了工程控制论研究的一条新途径。” 第一章 概论 50年代末60年代初：现代控制理论形成；现代控制理论以状态空间法为基础，主要分析和研究多输入-多输出(MIMO)、时变、非线性等系统的最优控制、最优滤波、系统辨识、自适应控制、智能控制等问题；控制理论研究的重点开始由频域移到从本质上说是时域的状态空间方法。 第一章 概论 1956年：庞特里亚金（Понтрягин，Л.С.）提出极大值原理 1957年：R. I. Bellman提出动态规划理论 1960年：R. E. Kalman提出卡尔曼滤波理论 1960～1980年：确定性系统的最优控制、随机 系统的最优控制、复杂系统的自适应和自学习 控制 1980迄今：鲁棒控制、H?控制、非线性控制、智能控制等 第一章 概论 接着短短的几十年里，在各国科学家和科学技术人员的努力下，又相继出现了生物控制论，经济控制论和社会控制论等，控制理论已经渗透到各个领域，并伴随着其它科学技术的发展，极大地改变了整个世界。控制理论自身也在创造人类文明中不断向前发展。 第一章 概论 控制理论的中心思想是通过信息的传递、加工处理并加以反馈来进行控制，控制理论是信息学科的重要组成方面。  根据自动控制理论的内容和发展的不同阶段，控制理论可分为“经典控制理论”和“现代控制理论”两大部分。 第一章 概论 “经典控制理论”的内容是以传递函数为基础，以频率法和根轨迹法作为分析和综合系统基本方法，主要研究单输入，单输出这类控制系统的分析和设计问题。  第一章 概论 第一颗人造卫星（苏联，1957年） 第一章 概论 第一艘载人飞船（苏联，1961年） 第一章 概论 人类首次登上月球（美国，1969年） 第一章 概论 首架航天飞机（美国，1981年） 第一章 概论 和平号空间站（苏联，1986年） 第一章 概论 仿人机器人（日本，2001年）  神州五号、六号、七号载人航天成功（中国，2003年，2005年，2008年） 第一章 概论  勇气号、机遇号火星探测器（美国，2004年） 第一章 概论 第一章 概论 土卫六探测器（欧盟，2005年） 坦普尔1号彗星深度撞击（美国，2005年） 第一章 概论 常娥一号（2007年，中国） 第一章 概论 “作为技术科学的控制论，对工程技术、生物和生命现象的研究和经济科学，以及对社会研究都有深刻的意义，比起相对论和量子论对社会的作用有过之无不及．我们可以毫不含糊地说从科学理论的角度来看，二十世纪上半叶的三大伟绩是相对论、量子论和控制论，也许可以称它们为三项科学革命，是人类认识客观世界的三大飞跃。” ——钱学森 第一章 概论 机电工业是我国最重要的支柱产业之一 ，而传统的机电产品正在向机电一体化（Mechatronics）方向发展。机电一体化产品或系统的显著特点是控制自动化。 1.3 控制理论在机械制造工业中的应用 第一章 概论 机电控制型产品技术含量高，附加值大，在国内外市场上具有很强的竞争优势，形成机电一体化产品发展的主流。当前国内外机电结合型产品，诸如典型的工业机器人，数控机床，自动导引车等都广泛地应用了控制理论。 第一章 概论 1.3 控制理论在机械制造 工业中的应用 第一章 概论 第一章 概论 第一章 概论 第一章 概论 本课程的基本要求包括： (1) 掌握机电反馈控制系统的基本概念，其中包括机电反馈控制系统的基本原理、机电反馈控制系统基本组成、开环控制、闭环控制等； (2) 掌握建立机电系统动力学模型的方法； (3) 掌握机电系统的时域分析方法； (4) 掌握机电系统的频域分析方法； (5) 掌握模拟机电控制系统的分析及设计综合方法。 第一章 概论 1.4 课程主要内容及学时安排 主要教材： 控制工程基础(第三版) 董景新、赵长德、 郭美凤、陈志勇、李冬梅编著 清华大学出版社，2009年 第一章 概论 第一章 概论 主要参考文献： 编著者 董景新 郭美凤 陈志勇 李冬梅 刘云峰 * *