控制课件1
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电子课件-《自动控制技术》-B02-4260 第一章 自动控制的基本概念
第一章 自动控制的基本概念
在直流电动机转速开环控制系统中，加入一台测速发电机，并对电路稍作改 变，便构成图示的直流电动机转速闭环控制系统。
测速发电机由电动机同轴带动，用于测量电动机的实际转速n（即系统的输出 量），然后转换成电压uf，再反送到系统的输入端，与给定值（即系统的输入量） 进行比较，从而得出电压ue = ugd - uf 。由于该电压能间接地反映出误差的性质 （即大小和正负方向），通常称之为偏差信号，简称为偏差。偏差ue经放大器放 大成ua后，作为电枢电压控制电动机转速n之用。
第一章 自动控制的基本概念
二、自动控制系统中常用的名词术语
系统：自动控制系统是由被控对象和自动控制装置按一定方式组合而成，以 完成某种自动控制任务的有机整体。
输入信号：系统的输入信号又称为参考输入，通常是指给定值，它是控制着 输出量变化规律的指令信号。
输出信号：系统的输出信号是指被控对象中要求按某种规律变化的物理量， 又称被控量，它与输入量之间保持一定的函数关系。
第一章 自动控制的基本概念
一、人工控制
如图所示为一个人工控制水位保持恒定的供水系统。
人工控制的水位系统
第一章 自动控制的基本概念
操作步骤是： （1）将水位的要求值（期望水位值）牢记在操作者的大脑中。 （2）通过眼睛和测量工具测量出水池的实际水位。 （3）将期望水位与实际水位进行比较、计算，从而得出误差值。 （4）按照误差的大小和正负性质由大脑指挥手去正确地调节进水阀门。所谓 正确调节，是要按减小误差的方向来调节进水阀门的开度。
方块图清楚表明：由于采用了反馈回路，致使信号的传送路径形成闭合环路， 使输出量反过来直接影响控制作用。这种通过反馈回路使系统形成闭合环路，并 按偏差ue的性质产生控制作用，以求减小或消除偏差的控制系统，称为闭环控制 系统，或称为反馈控制系统。
哈工大自动控制原理课件-第一章
1.2自动控制系统的组成及原理
（4）反馈信号：是被控变量经由传感器等元 件变换并返回到输入端的信号，它要与输入信 号进行比较(相减)以便产生偏差信号，反馈信 号一般与被控变量成正比。 （5）扰动(信号)是加于系统上的不希望的外来 信号，它对被控变量产生不利影响，又称干扰 或“噪声”。
(6)反馈量（Feedback Variable）： 通过检测 元件将输出量转变成与给定信号性质相同且数 量级相同的信号。
1.1自动控制的基本概念
近年来由于计算机与信息技术的迅速发展，控 制工程无论从深度上还是从广度上都在向其他 学科不断延伸与扩展，逐渐发展到以控制论、 信息论、仿生学为基础，以智能机为核心的智 能控制阶段。
本课程重点讲述经典控制理论，即本书的 前6章。
1.2自动控制系统的组成及原理
1.2自动控制系统的组成及原理
作业10% 作业共计5次 试验10% 一到两次试验 大作业10% 两次 期末考试70%
第1章 自动控制系统概述
本章主要内容：
自动控制的概念 自动控制系统的组成 自动控制系统的分类 对自动控制系统的基本要求及典型输入信号 自动控制理论的发展史
1.1自动控制的基本概念
自动控制作为重要的技术手段，在工业、农业、 国防、科学技术领域得到了广泛的应用。 自动控制：是指在无人干预的情况下，利用控制 装置(或控制器)使被控对象(如机器设备或生产过 程)的一个或多个物理量(如电压、速度、流量、液 位等)在一定精度范围内自动地按照给定的规律变 化并达到要求的指标。 例如，电网电压和频率自动地维持不变；数控机 床按照预定的程序自动地切削工件；火炮根据雷 达传来的信号自动地跟踪目标；人造卫星按预定 的轨道运行并始终保持正确的姿态等。这些都是 自动控制的结果。自动控制系统性能的优劣， 将 直接影响到产品的产量、 质量、 成本、 劳动条件 和预期目标的完成。
自动控制原理课件1
一、开环控制系统、闭环控制系统和复合控制 系统
（一）开环控制系统 例
概念: 如果控制系统的输出量对系统没有 控制作用,这种系统称为开环控制系统.
输入 控制器
被控对象
输出
一、开环控制系统和闭环控制系统 举例：炉温控制系统
uc
特点：
本系统的输入量是自耦变压器的输出电压uc，输 出量是电阻炉的输出温度T； u唯一对应T；
§1-1 控制理论的发展历程
3、本课程与相关课程的关系 现制 代理 控论
过制 程系 控统
后续课程
各业 其 类课 它 专程
自动控制原理 先修课程 大 学 物 理 微 积 分 积 分 变 换 复 变 函 数 电 子 技 术 电 路 理 论 电 机 拖 动
§1-1 控制理论的发展历程
4、课程的理论体系
给定 环节 比较 环节 校正 环节 放大 环节 执行 机构
§1-2 控制系统的基本概念 （三）关于传递方框图的几点说明
执行机构 直接作用于控制对象（调节机构、传 动装置、电机）
给定 环节 比较 环节 校正 环节 放大 环节 执行 机构 被控 对象
§1-2 控制系统的基本概念 （三）关于传递方框图的几点说明
§1-2 控制系统的基本概念 举例: 液位自动控制系统
手臂,手
+
大 脑
M
—
目标液位
放大器
§1-2 控制系统的基本概念 一、基本术语 自动控制：在没有人的直接干预下，利用物理
装置对生产设备和工艺过程进行合理的控制，使 被控制的物理量保持恒定或按一定的规律变化。
如液位，炉温，轧辊辊速，带钢张力等控制。
古代
在二次世界大战期间，由于军事上 的需要，雷达和火力控制系统有了 较大的发展，N.Winner在总结前 人成果的基础上发表了《控制论》 一书，标志着控制理论学科的诞生。
车用驱动电机原理与控制基础课件第1章
图15isg电机构型布置和结构形式图16p2构型安装位置和结构形式车用驱动电机原理与控制基础第1章绪论613车用驱动电机的典型应用电机与变速箱的集成将内燃机和电机输出的旋转机械能在变速箱中通过不同方式耦合即电机与变速箱集成是目前混合动力车辆的重要技术路线这种将电机与变速箱集成后的变速箱又称作混合动力专用变速器dht其工作原理是通过集成一个或者多个电动机到变速器中形成带电动机的自动变速器系统叠加发动机输入功率后即可实现混合动力驱动的功能
（3）“交流电动机的发明” 进入十九世纪上半叶， 各种交流电机不断发明和发展，开始了电机大量工业 应用的第一个黄金年代。
（4）“电力电子应用于交流电机调速控制” 功率半导 体技术的发展极大地促进了交流电机调速技术的进步。
2
§ 1.2 车用驱动电机的特点和常用类型
因为车用的特殊应用需求，车用电机有其显著的技术特征，突出体现在如下方面：
5
§ 1.3 车用驱动电机的典型应用
图1-7 第三代THS系统结构示意图
《车用驱动电机原理与控制基础》 第1章 绪论
电机与变速箱的集成
将内燃机和电机输出的旋转机械能在变速箱中通过不 同方式耦合，即电机与变速箱集成是目前混合动力车 辆的重要技术路线，这种将电机与变速箱集成后的变 速箱又称作混合动力专用变速器DHT，其工作原理是 通过集成一个或者多个电动机到变速器中形成带电动 机的自动变速器系统，叠加发动机输入功率后即可实 现混合动力驱动的功能。
6
§ 1.3 车用驱动电机的典型应用
图1-8 “三合一”电驱动总成
《车用驱动电机原理与控制基础》 第1章 绪论
三合一纯电驱动总成
将电机、控制器和减速器集成起来的三合 一电驱动总成系统由于其高集成度，是车 用电驱动系统的重要发展方向，该种集成 形式的电驱动系统的优势在于： 1）集成式设计可以使驱动系统体积减小。 驱动系统各部件被整合为一体，这无疑使 整个系统更紧凑，使得车辆动力系统的布 局可以更加灵活； 2）集成式设计可以使驱动系统重量减小。 随着主要零部件的高度集成，各部件间的 连接线材大幅减少，系统重量也得到了优 化，使车辆能耗更低； 3）集成化设计有效减小了各部件间的距离， 优化了能量传输路径，有利于减低损耗， 使动力总成效率更高。
（3）“交流电动机的发明” 进入十九世纪上半叶， 各种交流电机不断发明和发展，开始了电机大量工业 应用的第一个黄金年代。
（4）“电力电子应用于交流电机调速控制” 功率半导 体技术的发展极大地促进了交流电机调速技术的进步。
2
§ 1.2 车用驱动电机的特点和常用类型
因为车用的特殊应用需求，车用电机有其显著的技术特征，突出体现在如下方面：
5
§ 1.3 车用驱动电机的典型应用
图1-7 第三代THS系统结构示意图
《车用驱动电机原理与控制基础》 第1章 绪论
电机与变速箱的集成
将内燃机和电机输出的旋转机械能在变速箱中通过不 同方式耦合，即电机与变速箱集成是目前混合动力车 辆的重要技术路线，这种将电机与变速箱集成后的变 速箱又称作混合动力专用变速器DHT，其工作原理是 通过集成一个或者多个电动机到变速器中形成带电动 机的自动变速器系统，叠加发动机输入功率后即可实 现混合动力驱动的功能。
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§ 1.3 车用驱动电机的典型应用
图1-8 “三合一”电驱动总成
《车用驱动电机原理与控制基础》 第1章 绪论
三合一纯电驱动总成
将电机、控制器和减速器集成起来的三合 一电驱动总成系统由于其高集成度，是车 用电驱动系统的重要发展方向，该种集成 形式的电驱动系统的优势在于： 1）集成式设计可以使驱动系统体积减小。 驱动系统各部件被整合为一体，这无疑使 整个系统更紧凑，使得车辆动力系统的布 局可以更加灵活； 2）集成式设计可以使驱动系统重量减小。 随着主要零部件的高度集成，各部件间的 连接线材大幅减少，系统重量也得到了优 化，使车辆能耗更低； 3）集成化设计有效减小了各部件间的距离， 优化了能量传输路径，有利于减低损耗， 使动力总成效率更高。
控制工程基础ppt课件第一章 控制工程基础概论
性理论。 1895年：A. Hurwitz提出赫尔维茨稳定性判据。
1932年：H. Nyquist提出乃奎斯特稳定性判据。 1945年：H. W. Bode提出反馈放大器的 一般设计方法
第一章 概论
1948年：N. Wiener发表《控制论》，标志经典 控制理论基本形成；经典控制理论以传递函数 为基础，主要研究单输入—单输出（SISO）系 统的分析和控制问题；
第一章 概论
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。
“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）
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。
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 勇气号、机遇号火星探测器（美国，2004年）
第一章 概论 土卫六探测器（欧盟，2005年）
第一章 概论 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
导弹击中卫星（中国，2007年； 美国，2008年）
第一章 概论
“作为技术科学的控制论，对工程技术、
u2 放大器
ua 控制 电机
n
减 速 器
1932年：H. Nyquist提出乃奎斯特稳定性判据。 1945年：H. W. Bode提出反馈放大器的 一般设计方法
第一章 概论
1948年：N. Wiener发表《控制论》，标志经典 控制理论基本形成；经典控制理论以传递函数 为基础，主要研究单输入—单输出（SISO）系 统的分析和控制问题；
第一章 概论
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。
“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）
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。
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 勇气号、机遇号火星探测器（美国，2004年）
第一章 概论 土卫六探测器（欧盟，2005年）
第一章 概论 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
导弹击中卫星（中国，2007年； 美国，2008年）
第一章 概论
“作为技术科学的控制论，对工程技术、
u2 放大器
ua 控制 电机
n
减 速 器
挂蓝施工钢绞线穿索控制课件 (一)
挂蓝施工钢绞线穿索控制课件 (一)挂蓝施工是建筑工程中常见的施工方式，也是一种比较高危的作业环节。
在挂蓝施工中，钢绞线穿索控制是一项非常重要的技术措施。
本文将对挂蓝施工钢绞线穿索控制课件进行讲解。
一、挂蓝施工的危险性挂蓝施工是指工人利用吊篮在建筑物外墙进行高空作业的施工方式。
这种施工方式在高层建筑的外立面、天桥、天窗等场合都会用到。
但是，挂蓝施工中存在许多安全隐患，如吊篮脱落、颤动、钢绳断裂等问题。
因此，挂蓝施工必须做好安全控制措施，确保工人的安全。
二、钢绞线穿索控制的原理钢绞线穿索控制是一种钢绞线穿过吊篮四角的控制措施。
这种措施可以使得吊篮运作更加平稳，不容易发生凌乱情况。
具体来讲，钢绞线穿索控制的原理是，将钢绞线穿过吊篮四角，然后运用抱索器固定在吊篮外面。
这样就可以在工人在吊篮中作业时保证吊篮的稳定性，从而避免因吊篮倾倒、下滑等情况导致的危险事件发生。
三、钢绞线穿索控制的实施钢绞线穿索控制的实施需要注意以下几点：1、必须使用质量合格的钢绞线和抱索器；2、将钢绞线穿过吊篮四角，在穿过的过程中一定要注意钢绞线不要断裂或折断；3、将钢绞线的两端穿过抱索器，固定在吊篮外侧的钢质结构上，将钢绞线拉紧；4、钢绞线的拉力必须符合工程设计的要求，不得过度或不足；5、进行钢绞线穿索控制之前，必须检测吊篮的悬挂绳索是否牢固，吊篮是否正常工作。
四、钢绞线穿索控制课件的内容挂蓝施工钢绞线穿索控制课件主要包括以下内容：1、挂蓝施工的危险性及必备的安全控制措施；2、钢绞线穿索控制的原理和实施过程；3、现场演示；4、注意事项以及故障排除方法。
通过学习钢绞线穿索控制课件，工人可以掌握这种技术措施的实施方法，提高工作效率，降低安全风险。
总之，挂蓝施工是一项危险且高风险的高空作业，必须严格控制安全环节。
而钢绞线穿索控制则可以在吊篮倾斜、下滑等情况时保证吊篮的稳定性，降低安全风险，使得施工现场更加安全可靠。
现代控制理论第一章 ppt课件
作为贝尔实验室工程师， 关于热噪声、反馈系统稳定性、 电报、传真、电视、通信。
1889-1976
1.1 控制理论的发展历程
伯德，Hendrik Wade Bode
美国1905-1982
Bode was an American engineer, researcher, inventor, author and scientist,
of Dutch ancestry.
As a pioneer of modern control theory and electronic
telecommunications he revolutionized both the content and methodology of his chosen fields of research.
1.1 控制理论的发展历程
维纳，Norbert Wienner
1948年，维纳发表《控制论》，宣告了这门新兴学 科的诞生。这是他长期艰苦努力并与生理学家罗森 勃吕特等人多方面合作的伟大科学成果。
1964年1月，他由于“在纯粹数学和应用数学方面并 且勇于深入到工程和生物科学中去的多种令人惊异的 贡献及在这些领域中具有深远意义的开创性工作”荣 获美国总统授予的国家科学勋章。
1.1 控制理论的发展历程
维纳，Norbert Wienner
第一章，牛顿时间和柏格森时间 第二章，群和统计力学 第三章，时间序列、信息与通讯 第四章，反馈与振荡 第五章，计算机与神经系统 第六章，完形与普遍观念 第七章，控制论和精神病理学 第八章，信息、语言和社会 第九章，关于学习和自生殖机 第十章，脑电波与自行组织系统
1.1 控制理论的发展历程
伯德，Hendrik Wade Bode
1889-1976
1.1 控制理论的发展历程
伯德，Hendrik Wade Bode
美国1905-1982
Bode was an American engineer, researcher, inventor, author and scientist,
of Dutch ancestry.
As a pioneer of modern control theory and electronic
telecommunications he revolutionized both the content and methodology of his chosen fields of research.
1.1 控制理论的发展历程
维纳，Norbert Wienner
1948年，维纳发表《控制论》，宣告了这门新兴学 科的诞生。这是他长期艰苦努力并与生理学家罗森 勃吕特等人多方面合作的伟大科学成果。
1964年1月，他由于“在纯粹数学和应用数学方面并 且勇于深入到工程和生物科学中去的多种令人惊异的 贡献及在这些领域中具有深远意义的开创性工作”荣 获美国总统授予的国家科学勋章。
1.1 控制理论的发展历程
维纳，Norbert Wienner
第一章，牛顿时间和柏格森时间 第二章，群和统计力学 第三章，时间序列、信息与通讯 第四章，反馈与振荡 第五章，计算机与神经系统 第六章，完形与普遍观念 第七章，控制论和精神病理学 第八章，信息、语言和社会 第九章，关于学习和自生殖机 第十章，脑电波与自行组织系统
1.1 控制理论的发展历程
伯德，Hendrik Wade Bode
直流电动机正反转控制系统课件1
第1步：任务分析
审题---关键词 环境---人与系统 要求---任务书
Do what
要求---任务书
第2步：任务准备
What do
知识准备---工作原理、正/反转方法 工具材料---任务书、MCU08 工作准备---“3件套”、“7S管理”
知识准备---工作原理、正/反转方法
工具材料---任务书、MCU08
工作准备---“3件套”、“7S管理”
第3步：任务实施
Where do
How do
器材检测---电机、MCU08、编程Keil、Proteus仿
真
电路设计---模块接线图、proteus仿真电路图
搭接电路---电源和信号独立布线、proteus标号
编程调试---YL-236开发系统、keil与proteus开发系统
任务1---窗帘智能控制系统 任务2---自动门智能控制系统
● ●● ●
● ●
● ●
● ●●
●
● ● ● ●●
我们一起能做得更好！
电路设计---模块接线图、proteus仿真图
第4步：任务评价
DO well
自我评价---收获、改进、创新 小组评价---完成情况（分工、合作、探究等） 师生共评---小组成果展示、老师简评
编程调试---YL-236开发系统、keil与proteus仿真系 统
第5步：拓展任务
Do again
审题---关键词 环境---人与系统 要求---任务书
Do what
要求---任务书
第2步：任务准备
What do
知识准备---工作原理、正/反转方法 工具材料---任务书、MCU08 工作准备---“3件套”、“7S管理”
知识准备---工作原理、正/反转方法
工具材料---任务书、MCU08
工作准备---“3件套”、“7S管理”
第3步：任务实施
Where do
How do
器材检测---电机、MCU08、编程Keil、Proteus仿
真
电路设计---模块接线图、proteus仿真电路图
搭接电路---电源和信号独立布线、proteus标号
编程调试---YL-236开发系统、keil与proteus开发系统
任务1---窗帘智能控制系统 任务2---自动门智能控制系统
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我们一起能做得更好！
电路设计---模块接线图、proteus仿真图
第4步：任务评价
DO well
自我评价---收获、改进、创新 小组评价---完成情况（分工、合作、探究等） 师生共评---小组成果展示、老师简评
编程调试---YL-236开发系统、keil与proteus仿真系 统
第5步：拓展任务
Do again
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第一章
绪 论
第一章 绪 论
1-1 概述
1-2 基本概念
1-3 对控制系统的基本要求
第一章 绪 论
自动控制技术与人类进步
自动控制是人类在认识世界和发明创 新的过程中发展起来的一门重要的科 学技术。依靠它，人类可以从笨重， 重复性的劳动中解放出来，从事更富 创造性的工作。自动化技术是当代发 展迅速，应用广泛，最引人瞩目的高 技术之一，是推动新的技术革命和新 的产业革命的关键技术。自动化也即 现代化。
第一章 绪 论
(6) 英国J. Watt用离心式调速器控制蒸汽机的速度(1788年) (7) 英国J. C. Maxwell发表“论调速器”(On Governors)论文(1868年)
第一章 绪 论
(9) 俄国A.M. Lyapunov博士论文“论运动稳定性的一般问题” (1892
年)
(8) 英国E.J. Routh建立Routh判据(Routh-Hurwitz Stability Criteria)(1875年)
V. Bush
第一章 绪 论
(4) 美国H.S. Black提出放大器性能的负反馈方法(Negative Feedback Amplifier) (1927)
H. S. Black
第一章 绪 论
(5) 自动控制的基础为闭环控制。控制论的奠基人N.Wiener
给出的定义为：
“Feedback is a method of controlling a system by inserting into it the result of its past performance”
操江号(62mx10m), 392匹马力， 600T排水，备炮9门
第一章 绪 论
II.经典控制前期(The Pre-classical Period)(1900-1935)
(1) 美国福特(Ford Motor)汽车公司 建成最早的汽车装配流水线(1913) (2) 美国N. Minorsky研制出用于船 舶驾驶的伺服结构，提出PID控制 方法(1922) (3) 美国MIT的Vannevar Bush研制成第一台大型模拟计算机 (Differential Analyzer)(1928)
Lan J. Chu
(8) 美国W. Evans提出根轨迹法(Root Locus Method) (1948)，以单 输入线性系统为对象的经典控制研究工作完成。
(9) 多本有关经典控制的经典名著相继出版，包括Ed. S. Smith的 Automatic Control Engineering (1942)，H. Bode的Network Analysis and Feedback Amplifier(1945)，L.A. MacColl的Fundamental Theory of Servomechanisms (1945)，以及钱学森的《工程控制论》(Engineering Cybernetics) (1954)
第一章 绪 论
现代控制(Modern Control)
(1950)
二次世界大战中火炮，雷达，飞机以及通讯系统的控制研究直接推动 了经典控制的发展。五十年代后兴起的现代控制起源于冷战时期的军 备竞赛，如导弹(发射，操纵，指导及跟踪)，卫星，航天器和星球大战， 以及计算机技术的出现(英国科学家A.J.G. MacFarlane)。
第一章 绪 论
(4) 美国的H. Hazen发表“关于伺服结构理论”(Theory of Servome-chanism) (1934)，并在MIT建立伺服机构实验室 (Servomechanism Laboratory) (1939)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
H. Hazen
第一章 绪 论
(5) 英国A. M. Turine提出图灵计算机的设想(1937) (6) 在贝尔实验室Bode领导的火炮控制系统研究小组工作的C. Shannon 提出继电器逻辑自动化理论(1938)，随后，发表专著《通信的数字理论》 (The Mathematical Theory of Communication)，奠定了信息论的基础
C. Desoer
第一章 绪 论
(11) 苏联发射“月球”9号探测器，首次在月面软着陆成功 (1966)，三年后(1969)，美国“阿波罗”11号把宇航员N. A. Armstrong送上月球。
N.A. Armstrong
第一章 绪 论
(12) 瑞典Karl J. 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(1967)，六年后，提出了自启调节器，建 立自适应控制的基础。Astrom于1993年获得IEEE Medal of Honor。 (13) 英国H.H Rosenbrock 发表State Space and Multivariable Theory(1970) 加拿大W.M Wonham 发表Linear Multivariable Control: A Geometric Approach(1974) 。
1957. Laika. Sputnik 2
第一章 绪 论
(6) 美国George Devol研制出第一台工业机器人样机(1954)，两 年后，被称为机器人之父的Joseph Engelberger创立了第一家 机器人公司，Unimation
(7) 美籍匈牙利人R. E. Kalman发表“On the General Theory of Control Systems”等论文，引入状态空间法 分析系统，提出能控性，能观测性，最佳调节器和 kalman 滤波等概念，奠定了现代控制理论的基础(1960)
(10) 英国J. M. Gray设计出第一艘全自动蒸汽轮船“东方”号(Great Eastern)(1866年)
第一章 绪 论
(11)由徐寿设计的中国第一艘蒸 汽轮船“黄鹄”号(L20m, 25T, 10km/hr)在安庆内军械所下水 (1866)。次年，中国第一艘木质 明轮蒸汽舰船“恬古”号在江南 造船厂下水。
第一章 绪 论
(1) 苏联L.S. Pontryagin发 表“最优过程数学理论”， 提出极大值原理 (Maximum Principle)(1956)
L.S. Pontryagin
(2) 美国R. Bellman在 RAND Coporation数 学部的支持下，发表 著名的Dynamic Programming，建立 最优控制的基础(1957)
Gorge Zames
(19) 美国“哥伦比 亚”号航天飞机首 次发射成功(1981年)
第一章 绪 论
(20) 美国A. Bryson 和Y.C Ho 发表Applied Optimal Control(1969)。 Y.C Ho 和X.R Cao等提出离散事件系统理论(1983)
P. Kokotovic A. Bryson Yu C. Ho
K. J. Astrom
W.M Wonham
第一章 绪 论
(14) 美国的M. E. Merchant提出计算机集成制造的概念(1969)
第一章 绪 论
(15) 美国ARPA计算机网络初步建成(1971)
(16) 日本Fanuc公司研制出由加 工中心和工业机器人组成的柔性 制造单元(1976)
第一章 绪 论
闭环控制系统的结构框图：
第一章 绪 论
(6) 美国E. Sperry以及C. Mason研制出火炮控制器(1925)，气压 反馈控制器(1929)
第一章 绪 论
III. 经典控制(Classical Control)(1935-1950)
(1) 美国贝尔实验室的H. Bode(1938)，以及 Nyquist(1940)提出频率响应法 (2) 美国Taylor仪器公司的J. G. Ziegler和N. B. Nichols提出PID参数的最佳调整法(1942)
A stamp issued by Russia to memorize Y. Gagarin
第一章 绪 论
(9) 1963年, 美国的Lofti Zadeh与C. Desoer发表Linear Systems - A State Space Approach。1965年，Zadeh提出模糊集合和模糊控制概念
第一章 绪 论
I.前期控制(Early Control)(1400B.C.
(0) 中国，埃及和巴比伦出现自动计时漏壶 (1400B.C. ~1100B.C.)。孙武著《孙子兵法》
(600B.C.) - 1900)
(1) 秦昭王时，李冰主持修筑都江堰体现的系 统观念和实践(300B.C.)
西汉漏壶
第一章 绪 论
宇宙哥伦布-加加林
Capsule used in first manned orbit of earth
In 1961, the first human to pilot a spacecraft, Yuri Gagarin, was launched by the Soviet Union aboard Vostok I.
(1948)
C. E. Shannon
第一章 绪 论
(7) MIT Radiation Laboratory在研究SCR-584雷达控制系统的过程 中，创立了Nichols Chart Design Method，R. S. Philips的工作On Noise in Servomechanisms，以及Hurwicz (1947)的数字控制系统
R.E. Kalman
第一章 绪 论
(8) 苏联东方-１号飞船载着加加林进入人造地球卫星轨道，人类宇航 时代开始了(1961)
1961, at the age of 27, Gagarin left the earth. It was April the 12th, 9.07 Moscow time (launch-site, Baikonur). 108 minutes later, he was back . The period of orbital revolution was 89:34 minutes (this figure was "calculated by electronic computers"). The missions maximum flight altitude was 327 000 meters. The maximum speed reached was 28 260 kilometers per hour.
绪 论
第一章 绪 论
1-1 概述
1-2 基本概念
1-3 对控制系统的基本要求
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自动控制技术与人类进步
自动控制是人类在认识世界和发明创 新的过程中发展起来的一门重要的科 学技术。依靠它，人类可以从笨重， 重复性的劳动中解放出来，从事更富 创造性的工作。自动化技术是当代发 展迅速，应用广泛，最引人瞩目的高 技术之一，是推动新的技术革命和新 的产业革命的关键技术。自动化也即 现代化。
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(6) 英国J. Watt用离心式调速器控制蒸汽机的速度(1788年) (7) 英国J. C. Maxwell发表“论调速器”(On Governors)论文(1868年)
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(9) 俄国A.M. Lyapunov博士论文“论运动稳定性的一般问题” (1892
年)
(8) 英国E.J. Routh建立Routh判据(Routh-Hurwitz Stability Criteria)(1875年)
V. Bush
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(4) 美国H.S. Black提出放大器性能的负反馈方法(Negative Feedback Amplifier) (1927)
H. S. Black
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(5) 自动控制的基础为闭环控制。控制论的奠基人N.Wiener
给出的定义为：
“Feedback is a method of controlling a system by inserting into it the result of its past performance”
操江号(62mx10m), 392匹马力， 600T排水，备炮9门
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II.经典控制前期(The Pre-classical Period)(1900-1935)
(1) 美国福特(Ford Motor)汽车公司 建成最早的汽车装配流水线(1913) (2) 美国N. Minorsky研制出用于船 舶驾驶的伺服结构，提出PID控制 方法(1922) (3) 美国MIT的Vannevar Bush研制成第一台大型模拟计算机 (Differential Analyzer)(1928)
Lan J. Chu
(8) 美国W. Evans提出根轨迹法(Root Locus Method) (1948)，以单 输入线性系统为对象的经典控制研究工作完成。
(9) 多本有关经典控制的经典名著相继出版，包括Ed. S. Smith的 Automatic Control Engineering (1942)，H. Bode的Network Analysis and Feedback Amplifier(1945)，L.A. MacColl的Fundamental Theory of Servomechanisms (1945)，以及钱学森的《工程控制论》(Engineering Cybernetics) (1954)
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现代控制(Modern Control)
(1950)
二次世界大战中火炮，雷达，飞机以及通讯系统的控制研究直接推动 了经典控制的发展。五十年代后兴起的现代控制起源于冷战时期的军 备竞赛，如导弹(发射，操纵，指导及跟踪)，卫星，航天器和星球大战， 以及计算机技术的出现(英国科学家A.J.G. MacFarlane)。
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(4) 美国的H. Hazen发表“关于伺服结构理论”(Theory of Servome-chanism) (1934)，并在MIT建立伺服机构实验室 (Servomechanism Laboratory) (1939)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
H. Hazen
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(5) 英国A. M. Turine提出图灵计算机的设想(1937) (6) 在贝尔实验室Bode领导的火炮控制系统研究小组工作的C. Shannon 提出继电器逻辑自动化理论(1938)，随后，发表专著《通信的数字理论》 (The Mathematical Theory of Communication)，奠定了信息论的基础
C. Desoer
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(11) 苏联发射“月球”9号探测器，首次在月面软着陆成功 (1966)，三年后(1969)，美国“阿波罗”11号把宇航员N. A. Armstrong送上月球。
N.A. Armstrong
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(12) 瑞典Karl J. 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(1967)，六年后，提出了自启调节器，建 立自适应控制的基础。Astrom于1993年获得IEEE Medal of Honor。 (13) 英国H.H Rosenbrock 发表State Space and Multivariable Theory(1970) 加拿大W.M Wonham 发表Linear Multivariable Control: A Geometric Approach(1974) 。
1957. Laika. Sputnik 2
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(6) 美国George Devol研制出第一台工业机器人样机(1954)，两 年后，被称为机器人之父的Joseph Engelberger创立了第一家 机器人公司，Unimation
(7) 美籍匈牙利人R. E. Kalman发表“On the General Theory of Control Systems”等论文，引入状态空间法 分析系统，提出能控性，能观测性，最佳调节器和 kalman 滤波等概念，奠定了现代控制理论的基础(1960)
(10) 英国J. M. Gray设计出第一艘全自动蒸汽轮船“东方”号(Great Eastern)(1866年)
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(11)由徐寿设计的中国第一艘蒸 汽轮船“黄鹄”号(L20m, 25T, 10km/hr)在安庆内军械所下水 (1866)。次年，中国第一艘木质 明轮蒸汽舰船“恬古”号在江南 造船厂下水。
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(1) 苏联L.S. Pontryagin发 表“最优过程数学理论”， 提出极大值原理 (Maximum Principle)(1956)
L.S. Pontryagin
(2) 美国R. Bellman在 RAND Coporation数 学部的支持下，发表 著名的Dynamic Programming，建立 最优控制的基础(1957)
Gorge Zames
(19) 美国“哥伦比 亚”号航天飞机首 次发射成功(1981年)
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(20) 美国A. Bryson 和Y.C Ho 发表Applied Optimal Control(1969)。 Y.C Ho 和X.R Cao等提出离散事件系统理论(1983)
P. Kokotovic A. Bryson Yu C. Ho
K. J. Astrom
W.M Wonham
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(14) 美国的M. E. Merchant提出计算机集成制造的概念(1969)
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(15) 美国ARPA计算机网络初步建成(1971)
(16) 日本Fanuc公司研制出由加 工中心和工业机器人组成的柔性 制造单元(1976)
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闭环控制系统的结构框图：
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(6) 美国E. Sperry以及C. Mason研制出火炮控制器(1925)，气压 反馈控制器(1929)
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III. 经典控制(Classical Control)(1935-1950)
(1) 美国贝尔实验室的H. Bode(1938)，以及 Nyquist(1940)提出频率响应法 (2) 美国Taylor仪器公司的J. G. Ziegler和N. B. Nichols提出PID参数的最佳调整法(1942)
A stamp issued by Russia to memorize Y. Gagarin
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(9) 1963年, 美国的Lofti Zadeh与C. Desoer发表Linear Systems - A State Space Approach。1965年，Zadeh提出模糊集合和模糊控制概念
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I.前期控制(Early Control)(1400B.C.
(0) 中国，埃及和巴比伦出现自动计时漏壶 (1400B.C. ~1100B.C.)。孙武著《孙子兵法》
(600B.C.) - 1900)
(1) 秦昭王时，李冰主持修筑都江堰体现的系 统观念和实践(300B.C.)
西汉漏壶
第一章 绪 论
宇宙哥伦布-加加林
Capsule used in first manned orbit of earth
In 1961, the first human to pilot a spacecraft, Yuri Gagarin, was launched by the Soviet Union aboard Vostok I.
(1948)
C. E. Shannon
第一章 绪 论
(7) MIT Radiation Laboratory在研究SCR-584雷达控制系统的过程 中，创立了Nichols Chart Design Method，R. S. Philips的工作On Noise in Servomechanisms，以及Hurwicz (1947)的数字控制系统
R.E. Kalman
第一章 绪 论
(8) 苏联东方-１号飞船载着加加林进入人造地球卫星轨道，人类宇航 时代开始了(1961)
1961, at the age of 27, Gagarin left the earth. It was April the 12th, 9.07 Moscow time (launch-site, Baikonur). 108 minutes later, he was back . The period of orbital revolution was 89:34 minutes (this figure was "calculated by electronic computers"). The missions maximum flight altitude was 327 000 meters. The maximum speed reached was 28 260 kilometers per hour.