线性系统第0章 绪论(第一次课)
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信号与线性系统-绪论及第一章(1st)
2．其导函数仍然是同频率的正弦信号，振幅 变为A，相位增加了/2 。
3．满足如下形式的二阶微分方程：
f (t) Ω2 f (t) 0
三、单位阶跃信号
(t)
1
(t) 10,,
t0 t0
0
t
在(t)=0时从(0-)=0跃变到(0+)=1，跃变了 一个单位。信号(t - t0)发生阶跃的时刻为t =t0
t
f1(t) (t 2) (t 1) (t) (t 1) (t 2) (t 3)
f1(t)
(1)
(1) 1 (1)
-4 -3 -2 -1 0 1
(1) 23
(1)
4t
(-1) (-1) (-1) (-1)
f2(t)
1
[L
(t
2)
(t
1)
f2(t)
(t)
(t
1)
(t
参见教材最后一页。
四、考核方法与学习要求
• 考核方法：平时作业、课堂练习：20% 实验：10% 期末考试：70%
• 学习要求：适当预习，尽量做笔记（特别是 书上没有的例题），跟随老师课堂练习，及 时复习；作业认真、独立、按时完成；准确、 灵活掌握规律、技巧。通过习题巩固知识， 发现问题及时记下来，以便通过相互讨论或 答疑来解决。
二、信号的分类
1．按信号的确定性可分类为： 确定信号—能够表示为确定的时间函数的信号。
随机信号—给定t的某一个值时，信号值并不确
定，而只知道此信号取某一数值的概率。
2．按信号是否连续可分类为： 连续信号—信号在某一时间段内的所有时间点上
(除了有限个断点之外)都有定义。 离散信号—信号仅在离散时刻上有定义。间隔相
3．(t)为偶函数 即有 (-t)=(t)
3．满足如下形式的二阶微分方程：
f (t) Ω2 f (t) 0
三、单位阶跃信号
(t)
1
(t) 10,,
t0 t0
0
t
在(t)=0时从(0-)=0跃变到(0+)=1，跃变了 一个单位。信号(t - t0)发生阶跃的时刻为t =t0
t
f1(t) (t 2) (t 1) (t) (t 1) (t 2) (t 3)
f1(t)
(1)
(1) 1 (1)
-4 -3 -2 -1 0 1
(1) 23
(1)
4t
(-1) (-1) (-1) (-1)
f2(t)
1
[L
(t
2)
(t
1)
f2(t)
(t)
(t
1)
(t
参见教材最后一页。
四、考核方法与学习要求
• 考核方法：平时作业、课堂练习：20% 实验：10% 期末考试：70%
• 学习要求：适当预习，尽量做笔记（特别是 书上没有的例题），跟随老师课堂练习，及 时复习；作业认真、独立、按时完成；准确、 灵活掌握规律、技巧。通过习题巩固知识， 发现问题及时记下来，以便通过相互讨论或 答疑来解决。
二、信号的分类
1．按信号的确定性可分类为： 确定信号—能够表示为确定的时间函数的信号。
随机信号—给定t的某一个值时，信号值并不确
定，而只知道此信号取某一数值的概率。
2．按信号是否连续可分类为： 连续信号—信号在某一时间段内的所有时间点上
(除了有限个断点之外)都有定义。 离散信号—信号仅在离散时刻上有定义。间隔相
3．(t)为偶函数 即有 (-t)=(t)
《线性系统》课件
NG
线性系统的控制目标
01
02
03
04
稳定性
确保系统在受到扰动后能够恢 复稳定状态。
跟踪性能
使系统输出能够跟踪给定的参 考信号。
抗干扰性
减小外部干扰对系统输出的影 响。
优化性能指标
最小化系统性能指标，如误差 、超调量等。
线性系统的控制设计方法
状态反馈控制
基于系统状态变量进行 反馈控制，实现最优控
稳定性分析
利用劳斯-赫尔维茨稳定判据等 工具，分析系统的稳定性。
最优性能分析
通过求解最优控制问题，了解 系统在最优控制下的性能表现
。
2023
PART 06
线性系统的应用实例
REPORTING
线性系统在机械工程中的应用
总结词
广泛应用、控制精度高
详细描述
线性系统在机械工程中有着广泛的应用，如数控机床、机器人、自动化生产线等。这些系统通过线性 控制理论进行设计，可以实现高精度的位置控制、速度控制和加速度控制，提高生产效率和产品质量 。
时域分析法
通过求解线性常微分方程或差分 方程，可以得到系统的动态响应
，包括瞬态响应和稳态响应。
频域分析法
通过分析系统的频率响应函数，可 以得到系统在不同频率下的动态响 应特性。
状态空间分析法
通过建立系统的状态方程和输出方 程，利用计算机仿真技术对系统的 动态响应进行模拟和分析。
2023
PART 05
2023
PART 02
线性系统的数学模型
REPORTING
线性系统的微分方程
总结词
描述线性系统动态行为的数学方程
详细描述
线性系统的微分方程是描述系统状态随时间变化的数学模型，通常采用常微分 方程或差分方程的形式。这些方程反映了系统内部变量之间的关系及其对时间 的变化规律。
线性系统的控制目标
01
02
03
04
稳定性
确保系统在受到扰动后能够恢 复稳定状态。
跟踪性能
使系统输出能够跟踪给定的参 考信号。
抗干扰性
减小外部干扰对系统输出的影 响。
优化性能指标
最小化系统性能指标，如误差 、超调量等。
线性系统的控制设计方法
状态反馈控制
基于系统状态变量进行 反馈控制，实现最优控
稳定性分析
利用劳斯-赫尔维茨稳定判据等 工具，分析系统的稳定性。
最优性能分析
通过求解最优控制问题，了解 系统在最优控制下的性能表现
。
2023
PART 06
线性系统的应用实例
REPORTING
线性系统在机械工程中的应用
总结词
广泛应用、控制精度高
详细描述
线性系统在机械工程中有着广泛的应用，如数控机床、机器人、自动化生产线等。这些系统通过线性 控制理论进行设计，可以实现高精度的位置控制、速度控制和加速度控制，提高生产效率和产品质量 。
时域分析法
通过求解线性常微分方程或差分 方程，可以得到系统的动态响应
，包括瞬态响应和稳态响应。
频域分析法
通过分析系统的频率响应函数，可 以得到系统在不同频率下的动态响 应特性。
状态空间分析法
通过建立系统的状态方程和输出方 程，利用计算机仿真技术对系统的 动态响应进行模拟和分析。
2023
PART 05
2023
PART 02
线性系统的数学模型
REPORTING
线性系统的微分方程
总结词
描述线性系统动态行为的数学方程
详细描述
线性系统的微分方程是描述系统状态随时间变化的数学模型，通常采用常微分 方程或差分方程的形式。这些方程反映了系统内部变量之间的关系及其对时间 的变化规律。
线性系统理论2011
线性系统的时间域理论
第一章 绪 论 第二章 线性系统的状态空间描述 第三章 线性系统的运动分析 第四章 线性系统的能控性和能观测性 第五章 线性系统的稳定性 第六章 线性反馈系统的时间域综合
线性系统的复频率域理论
第一章 绪论
1.1系统控制理论的研究对象 系统控制理论的研究对象
系统是系统控制理论的研究对象 系统:是由相互关联和相互制约的若干“部分”所组成的具有特定功能的一个“整体” 系统具有如下3个基本特征: (1)整体性 (2)抽象性 作为系统控制理论的研 究对象,系统常常抽去 了具体系统的物理,自 然和社会含义,而把它 抽象为一个一般意义下 的系统而加以研究. (3)相对性 在系统的定义 中, 所谓“系统” 和“部分”这 种称谓具有相 对属性
x1 (k + 1) = 1.01× (1 − 0.04) x1 (k ) + 1.01× 0.02 x2 (k ) − 1.01× 5 ×104 u (k ) x2 (k + 1) = 1.01× (1 − 0.02) x2 (k ) + 1.01× 0.04 x1 (k ) + 1.01× 5 ×104 u (k )
1/2,4/5
•
控制理论发展趋势 集成控制技术
资源共享 因特网 信息集成 信息技术 控制技术
• •
•
网络控制技术 工厂自动化
计算机集成制造系统（CIMS） 计算机集成过程系统（CIPS）
• • •
现代控制理论发展的主要标志 卡尔曼：状态空间法 卡尔曼：能控性与能观性 庞特里雅金：极大值原理
3/4,3/50
(2).状态变量组最小性的物理特征 (3). 状态变量组最小性的数学特征 (4). 状态变量组的不唯一性 (5).系统任意两个状态变量组之间的关系 (6)有穷维系统和无穷维系统 (7)状态空间的属性 状态空间为建立在实数域R上的一个向量空间R n
【线性系统课件】线性系统概论
四. 系统矩阵描述
• 一般形式
后者不但适用于描述线性定常系统，也适用于线性时变系统。 微分算子描述。
学习过程
• 郑大钟《线性系统理论》1-4章自学； • 重点讲述第五章及以后的频域理论。 • 参考书目
– Chi-Tsong Chen, Linear system theory and design
• 状态空间:
状态向量取值的空间是有限维的实向量空间(Rn,R),称 为状态空间.
• 动态方程:
----描述输入输出和状态之间唯一关系的方程组. ----动态方程都是因果的.
x (t ) f ( x , u , t ) y (t ) g ( x , u , t )
.
x (t 0 ) x 0
定义时不变性： 松驰系统是时不 变的，当且仅当 成立，否则称为时变的。
) u (t )
对任意的
HQ u Q H u
,u
均
松驰、线性、时不变系统
Q g ( , ) Q H ( t ) HQ ( t ) H ( t ( )) g ( , ) t
对动力学系统，若初始状态未知，或 t1 之前的输入未知，则
u [ t1 , ) y [ t1 , ) 不一一对应，
这样对研究系统的关键性质无用。 假定：系统是初始松驰的，输出只由此后的输入唯一地确定 工程上，常假定系统在负无穷时间是松驰的 在松驰性的假定下，有
y Hu
H 为某一算子或函数 称在负无穷时初始松驰的系统为松驰系统。 线性： 因果性 松驰性 时不变性
t0
综上，线性、因果、
t0
时 松 驰 的 系 统 ， 其 I/O 描 述 为
线性系统理论课件1
单变量定常系统
x(t ) Ax(t ) bu(t ), x(t 0 ) x0 , y (t ) cx(t ), t 0.
常用三元组{A,b,c}表示.
上面定常系统的拉氏变换为:
X ( s) ( sI A) 1 x(0 ) ( sI A) 1 bU ( s),
集合的积: 设A1 ,A2 ,…,
有D中唯一一个元素d与之对应, 则称ƒ是集合
A1A2…An 到 集 合 D 的 一 个 映 射 ; d 称 为 (a1,a2,…,an)在映射ƒ之下的像, (a1,a2,…,an) 称
为d在映射ƒ之下的原像.
ƒ : A1A2…AnD
or
ƒ : (a1,a2,…,an) d
线性控制系统教程
张志方 孙常胜 编著 科学出版社
预备知识
-函数 把具有下列性质的量称为-函数，记为(t)
t 0,
t 0,
(1)
t dt 1.
-函数的导数
t
d t t t lim 0 dt
设u(t)为定义在实轴R上的连续函数，则
将f(t)的定义域扩充成在t=0的任一邻域内也有定义， 并把积分 F ( s) f t e st dt 0 称为L -变换
L [ (t )] L [
(k )
0
t e st dt 1
0
(t )]
( k ) t e st dt
t
f ( , x)d
t0
t
t0
f ( , x)d x0 (t 0 )
线性系统理论PPT-郑大钟(第二版)
系统具有如下3个基本特征:
(1)整体性
1.结构上的整体性 2.系统行为和功能由整体 所决定
(2)抽象性
作为系统控制理论的研 究对象，系统常常抽去 了具体系统的物理，自 然和社会含义，而把它 抽象为一个一般意义下 的系统而加以研究。
(3)相对性
在系统的定义 中, 所谓“系统” 和“部分”这 种称谓具有相 对属性。
u1 u2
up
x1 x2
动力学部件
xn
输出部件
y1 y2
yq
连续时间线性系统的状态空间描述
线性时不变系统
x Ax Bu
y
Cx
Du
线性时变系统
x A(t)x B(t)u
y
C (t ) x
D(t
)u
连续时间线性系统的方块图
x A(t)x B(t)u
对于单输入,单输出线性时不变系统,其微分方程描述
y (n) an1 y (n1) a1 y (1) a0 y bmu (m) bm1u (m1) b1u (1) b0u
H (k )
单位延迟
C(k)
y(k)
u(k)
G(k)
2.3.连续变量动态系统按状态空间描述的分类
线性系统和非线性系统
设系统的状态空间描述为 x f ( x,u, t) y g( x,u, t)
向量函数
f1(x,u,t)
g1(x,u,t)
f
(
x,u,
t
)
f
2
(
x,u,
e
管致中《信号与线性系统》(第5版)(章节题库 绪 论)
和系统 s2： 互为可逆系统。（ ） 【答案】错误。 【解析】积分系统和微分系统相差一个常数，不能互为可逆系统。
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三、分析计算题
十万种考研考证电子书、题库视频学习平 台
1．已知两信号分别为 f1（t）＝2cos（πt）＋4sin（3t），f2（t）
2．系统 y（t）＝2（t＋1）x（t）＋cos（t＋1）是_____。（说明因果／非因果性、时 变／非时变性、线性／非线性）。
【答案】因果、时变、非线性。 【解析】y（t）＝2（t＋1）x（t）＋cos（t＋1），输出仅与现在的输入有关，系统是 因果的；响应随激励加入的时间不同而发生变换，系统是时变的；不满足齐次性和叠加性， 系统是非线性的。
图 1-4 答：（1）移位：f（－2t＋1）＝ f[－2（t－1/2）]，f（－2t＋1）波形向左平移 1/2 可得 f（－2t）； （2）扩展：将 f（－2t）做尺度变换，横坐标放大 2 倍，求得 f（－t）； （3）反转：将 f（－t）反转，求得 f（t）波形，如图 1-5 所示。
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十万种考研考证电子书、题库视频学习平 台
图 1-2 答：翻转:先将 f（t）的图形翻转，成为 f（－t）； 移位：再将图形向右平移 2，成为 f（－t＋2）；
扩展：然后波形扩展为原来的 3 倍，成为
，如图 1-3 所示。
图 1-3 4．已知 f（－2t＋1）波形如图 1-4 所示，试画出 f（t）的波形。
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第 1 章 绪 论
一、填空题 1．系统的输入为 x（r），输出为 y（r）＝tx（t），判断系统是否是线性的（ ）。 【答案】线性的
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三、分析计算题
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1．已知两信号分别为 f1（t）＝2cos（πt）＋4sin（3t），f2（t）
2．系统 y（t）＝2（t＋1）x（t）＋cos（t＋1）是_____。（说明因果／非因果性、时 变／非时变性、线性／非线性）。
【答案】因果、时变、非线性。 【解析】y（t）＝2（t＋1）x（t）＋cos（t＋1），输出仅与现在的输入有关，系统是 因果的；响应随激励加入的时间不同而发生变换，系统是时变的；不满足齐次性和叠加性， 系统是非线性的。
图 1-4 答：（1）移位：f（－2t＋1）＝ f[－2（t－1/2）]，f（－2t＋1）波形向左平移 1/2 可得 f（－2t）； （2）扩展：将 f（－2t）做尺度变换，横坐标放大 2 倍，求得 f（－t）； （3）反转：将 f（－t）反转，求得 f（t）波形，如图 1-5 所示。
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图 1-2 答：翻转:先将 f（t）的图形翻转，成为 f（－t）； 移位：再将图形向右平移 2，成为 f（－t＋2）；
扩展：然后波形扩展为原来的 3 倍，成为
，如图 1-3 所示。
图 1-3 4．已知 f（－2t＋1）波形如图 1-4 所示，试画出 f（t）的波形。
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第 1 章 绪 论
一、填空题 1．系统的输入为 x（r），输出为 y（r）＝tx（t），判断系统是否是线性的（ ）。 【答案】线性的
线性系统理论(第一章).ppt
x2
0
x3 640
1 0 194
0 x1 0
1
x2
0
u
16 x3 1
x1
y 720
160
0
x2
x3
第一章
⑵当 m n时，将有理分式进行严格真化，
y
[bn
(bn1 bnan1) pn1 pn an1 pn1
(b0 bna0 ) ]u a1 p a0
x1(t)
X
(t
)
,
t t0
xn (t)
状态空间：状态向量取值的一个向量空间。
第一章
动力学系统的状态空间描述 一个动力学系统的结构示意图。
u1 u2
• ••
x1 x2
动力学部件
•
• u p
•
xn
状态变量组：x1, x2 , , xn
输入变量组：u1,u2 , ,u p 输出变量组：y1, y2 , , yq
第一章
例：给定系统的输入—输出描述为
y(3) 16 y(2) 194 y(1) 640 y 4u(3) 160u(1) 720u
则 x1 0
x2
0
x3 640
1 0 194
0 x1 0
1
x2
0
u
16 x3 1
y 1840
616
x1
64
x2
4u
x3
R1
C
uc
e(t)
L iL
R2 uR2
u 解：确定状态变量，最多2个线性无关的变量，取 c 和 iL
作为状态变量。
第一章
列出原始电路方程：由电路定律。
右回路：
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um
yr
• 应用：从工业到社会生活的各个领域
控制理论发展的三个时期
系统分类
控制理论发展的三个时期
控制系统 研究内容
控制理论发展的三个时期
n 现代控制理论的基本内容
p 线性系统理论 Ø （状态空间描述、能控性，能观性，稳定性，状态反馈） p 系统建模和系统辨识 Ø （参数估计问题，系统辨识问题）
p 自由自在
Ø (自主完成作业，自愿上交作业，自觉复习总结， 自制保证出勤)。随意吗？自己要“在”。 Ø “书非考不能读也，课非点名不能上也。” Ø 子在川上曰：“逝者如斯，不舍昼夜！”
课程的学习方法
n 独立完成作业的重要性
参考输入 R(s) 控制输入 U(s) 系统输出 C(s)
校正环节 Gc(s)
课程的学习方法
阮晓钢：自动化概论
课程的学习方法
p 瞻前顾后
Ø 温故而知新 Ø 线性代数、矩阵理论、经典控制，微积分。 Ø 各章节之间。 Ø 考试时？
p 眼高手低
Ø (隋允康教授“顶天立地”,大处着眼，小处着手,围棋 的大局观和局部战斗力) Ø 作业，自己动手。 Ø 工作中？
课程的学习方法
p 得意忘形
课程的学习方法
阮晓钢：自动化概论
课程的学习方法
n 很好学
p 99，98，87
n 很不好学：
p 0 ， 2+0，8
n 为什么？
p 学习是否投入？认真听课，独立作业 p 学习是否得法？
课程的学习方法
课程的学习方法
2008
不及格0-60 比例20.83%
成绩分布比例
优秀90-100 比例0% 良好80-89 比例13.89%
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
绪论
n 自动调节装臵在大规模应用中“暴露”出需要研究的理论问 题。 n 1868年，仅英国本土运行的75000台瓦特调速器中，大部分出 现“剧烈振荡”而不能正常运行。 n 解决瓦特调速器中出现的“不稳定”问题，成为控制技术领 域提出的第一个理论问题。 n 1868年，英国物理学家马克斯威尔发表论文《论调速器》， 为瓦特调速器的不稳定振荡现象提供理论解释和解决途径。 n 1876年，俄国机械学家维什涅格拉斯基发表《论调节器的一 般理论》的论文，形成分析调节器行为和稳定性的一般理论。 n 对于反馈的这种基础性的研究促使控制作为一门学科发展的 开端。
研究 对象 经 典 控 制 理 论 现 代 控 制 理 论
单输 入 —单 输出线 性、定 常系统 多输入 -多输 出时变、 非线性 等系统
p 不足之处：
Ø 传递函数是定常参数模型 Ø 单输入-单输出关系，难以应用于复杂系统的控制 Ø 传递函数描述外部信号之间的关系，反映受控对象的端 口关系 ，控制器的设计基于端口等价，而不是基于系统 实际结构 Ø 控制器设计，频率法与根轨迹法主要利用作图来完成的 试凑法或修正法（系统校正或校正器设计的由来）。不 可能全面综合地考虑对象与控制器的结构而设计出目标 更明确的，性能更优的控制系统
现代控制理论 （线性系统理论基础）
目 录 n 自我介绍 n 课程基本要求 n 课程的学习方法 n 绪论 n 教材和参考书
自我介绍
n 龚道雄
p 综合科技楼1126室 p Tel: 67391955 p gongdx@
课程基本要求
n 本课程的教学和考试：
p 课程名称：线性系统理论基础 p 1-16周上课，20次课； p 考试周内考试，闭卷。 p 成绩构成： 出勤纪律10% + 作业10% + 考试80%
中70-79 比例15.28%
及格60- 69 比例50%
课程的学习方法
n 与本课程有关的其他先修课程：
p 高等数学（微分方程） p 线性代数 p 经典控制理论
n 课程特点
p 整个控制理论体系的基础 p 理论性强
课程的学习方法
n 本课程的讲授方法：
p 课堂讲授。注重新知识与已学知识的比较和联系， 总结、归纳这些联系，并提醒同学们课后复习和回 顾； p 侧重原理、概念的理解和方法的应用，略去理论的 推导和证明； p 注重举例，习题典型错误讲解； p 注重MATLAB的应用； p 每次课布置作业题，独立完成、按时交作业。 p 本书配有习题集，供自学用。考试题库。
Ø (理解原理、概念、物理意义，不生搬硬套) Ø 文与可画竹，胸有成竹。整体把握。
p 装模作样
Ø (心中装有“模”：标准型，公式，结构图；做 出来才象“样”：规范的表达形式) 严格的体系。 Ø 李政道，科学与美学。 Ø 对偶原理。
课程的学习方法
p 软硬兼施
Ø (人工求解 & MATLAB) Ø 生产工具代表了生产力的发展水平。“工”与 “器”。科研、开发。相辅相成。
1969年 美国 阿波罗登月
阿姆斯特朗、科林斯、奥尔德林
控制理论发展的三个时期
n (2)现代控制理论时期(19世纪50-70年代)
p 代表人物 Ø 贝尔曼
ü 动态规划方法
ü 全面，深入地解释了最优控制问题。
Ø 庞特里亚金
ü 极大值原理 ü 将基于泛函极值的最优控制问题提高到一个新的理论高度，有效地解 决了约束优化控制问题。
p 50年代贝尔曼动态规划理论和庞特里亚金极 大值原理 p 60年代卡尔曼滤波器、系统状态空间法、系 统能控性和能观性 p 70年代的自校正控制和自适应控制 p 80年代针对系统不确定状况的鲁棒控制 p 90年代基于智能信息处理的智能控制理论
控制理论发展的三个时期
n 1950年前后，航天技术革命成为控制论发展的新的动力。
控制理论发展的三个时期
p 不足之处：
Ø 性能指标，如时域性能指标中的超调量，过渡时间等； 频域性能指标中的相位裕度，截止频率等。无论从描述 方法，或从实际意义上均缺乏明确与系统相关的含义， 或者说基于上述性能指标设计的系统不是最优的。
p 自动控制理论发展的初期水平 p 经典控制理论的局限性
Ø 难以有效地应用于时变系统、多变量系统 Ø 难以有效地应用于非线性系统。
绪论
n控制理论作为学科的产生：（关注知识发生的过程）
p 1765,波尔祖诺夫的蒸汽机锅炉的水位自动调节器
p 1788,J.Wate,蒸汽机的离心式飞锤调速器;
p 1868,J.C.Maxwell的论文“论调节器” p 1892, Lyapnov，稳定性理论；
p 1932,奈奎斯特，频域稳定性定理 ；
绪论
n 第二次世界大战期间，为解决战时紧迫问题，控制科学与技术 得到极大进展，在高射炮、炸弹瞄准器、舰船、航空、机械等 领域，相继设计制造了一大批高精度的自动控制系统，显示了 控制的强大威力。 n 1950年代前后，基于战时发展起来的控制技术和其后的大量应 用实践，导致以“针对单输入－单输出系统”和“基于频率域 方法”为特征的经典控制理论的形成。 n 1948年美国学者伊文思进一步引入根轨迹法以分析和综合单输 入－单输出控制系统。 n 几乎同时，前苏联学者将对数频率特性图解法系统地引入于控 制系统的性能分析和校正装臵综合。 n 这一切标志着经典控制理论开始走向成熟。
控制理论发展的三个时期
n (1)经典控制理论时期(19世纪20-60年代)
p 大工业生产与军事技术发展的需要
Ø 第二次世界大战,飞机—高射炮雷达跟踪系统
p 代表人物：E.J.Routh, A. Hurwitz, H.Nyquist,
H.W.Bode, W.R.Evans
p 核心概念：反馈、稳定性
p 数学工具：传递函数与频率特性 ，频率分析方法
课程基本要求
n 课堂要求
p 纪律
Ø 往前就座 Ø 不要缺席（有时点名抽查） Ø 课堂要活跃，但不能影响他人
p 提问和意见（举手示意、及时交流）
n 作业要求
p 按时完成、独立完成 p 书写工整、不以对错论成绩，只是对教学效果的反馈 p 潦草、抄袭、缺交、补交，于人于己都无益
课程的学习方法
n 这门课程的用途？ （对我的前途有何帮助？） n 好学吗？ n 怎么学？
受控对象 G0(s)
反馈环节 H(s)
课程的学习方法
n 要求交作业与否的困惑，抄袭和潦草； n 学习的主动性。
教学内容 R(s) 考试 教师环节 Gc(s) 教学进度 U(s) 学生环节 G0(s) 教学效果 C(s)
作业环节 H(s)
绪论
n 发展历史简介
p 三个时期
智能控制理论时期 (19世纪80年代开始) 现代控制理论时期 (19世纪50 年代开始） 经典控制理论时期 (19世纪20年代开始)
控制理论发展的三个时期 n (1)经典控制理论时期(19世纪20-60年代)
p 应用领域：工业、农业、军事、航空、航海、 交通、核能、导弹制导等 p 成套设备或标准化产品
Ø 单回路调节器 Ø PID控制器 Ø 计算机控制系统
控制科学的诞生与发展
n 经典控制部分—自动控制原理—对象主要是单输入单输出系统 （SISO），单回路系统 。
Ø 1957年，苏联发射第一颗人造卫星。 Ø 1969年，美国阿波罗载人宇宙飞船登陆月球。
p 这些成就都与控制理论和技术的发展紧密相关。
n 1950年代中期，适应航天技术的需要，控制论相继出现三项 影响重大的突破。
p 1956年，苏联数学家庞特里亚金创立“极大值原理”，美国数学家贝 尔曼创立“动态规划”，为最优控制提供有效的理论工具。1960年， 美国应用数学家卡尔曼创立“卡尔曼滤波”，成功地解决了带有随机 噪声的信号中信号的恢复问题。
绪论
n 20世纪初叶，美国兴起长途电话通讯革命。 n 1915年，贝尔系统完成连接纽约到旧金山横跨美洲大陆的 3000哩的试验通话线；1928年，贝尔实验室布莱克发明反馈 放大器投入应用，使高性能的长途电话通讯成为现实。 n 长途电话运行中反馈放大器大多出现“嗡嗡作鸣”表现的不 稳定振荡，使得解决这类新形式的振荡成为推动控制理论发 展的新问题。 n 1932年，贝尔实验室的乃魁斯特提出反馈放大器稳定性的频 率特性判据，同时使得基于传递函数和频率特性的分析综合 方法得到极大发展。 n 经典控制理论形成的一个里程碑标志。