控制工程基础-第一章

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N. Wiener
N. Wiener, shown here in 1954 with Yuk Wing Lee (left) and Amar G. Bose, discussing an aspect of statistical communication theory
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自动控制技术的产生与发展
美国H.S. Black提出放大器性能的负反馈方法(Negative Feedback Amplifier) (1927)
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H. S. Black
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自动控制技术的产生与发展
R. Brockett
A. Isidori
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自动控制技术1年)
Gorge Zames
A. Bryson
Yu C. Ho
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)
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) 。
H.H Rosenbrock
控制工程基础
信息工程学院自动化系 付冬梅 工作地点：信息楼803
fdm2019163
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教材与主要参考书
1、胡寿松.自动控制原理简明教程(第一版）， 北京：科学出版社，2019
2、刘豹.现代控制理论（第三版），北京：机 械工业出版社，2019
3、吴麒.自动控制原理—上,下册（第二版）， 北京：清华大学出版社，2019
美国的E.I. Jury 发表“数字控制系统” (Sampled-Data Control System) ，建立了数字控制及数字信号处理的基础 (1958)
E.I. Jury
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自动控制技术的产生与发展
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。
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本章学习要点
➢ 了解自动控制的起源和发展； ➢ 了解闭环控制系统的组成和基本环节； ➢ 了解反馈控制的工作原理； ➢ 掌握反馈控制系统的基本要求； ➢ 学会分析自动控制系统的类型及本质特征。
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课程介绍
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自动控制技术的产生与发展
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
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)
1. 两千年前我国发明的 指南车，就是一种开 环自动调节系统。
水 运 仪 象 台
指 南 车
2. 公元1086－1089年 （北宋哲宗元祐初年）， 我国发明的水运仪象台， 就是一种闭环自动调节系 统。
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自动控制技术的产生与发展
二、 起步阶段
随着科学技术与工业生 产的发展，到十八世纪， 自动控制技术逐渐应用到 现代工业中。其中最卓越 的代表是瓦特（J.Watt） 发明的蒸汽机离心调速器， 加速了第一次工业革命的 步伐。
• 控制工程基础是一门技术学科，研究系统的建立、 分析与设计； 是本学科的技术基础课。
• 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。
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自动控制技术的产生与发展
IEEE Control Systems Award 获得者。
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自动控制技术的产生与发展
中国批准863高技术计划，包括自动化领域的计算机集成 制造系统和智能机器人两个主题(1986)
K.S. Pavlovitch(1906-1966), Russian spacecraft designer and header of the Vostok and Voskhod projects.
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自动控制的典型应用
美国的M. E. Merchant提出计算机集成制造的概念(1969)
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自动控制技术的产生与发展
标志性的成果
1.1947年控制论的奠基人美国 数学家维纳（N.Weiner）把控制 论引起的自动化同第二次产业革 命联系起来，并与1948年出版了 《控制论—关于在动物和机器中 控制与通讯的科学》，书中论述 了控制理论的一般方法，推广了 反馈的概念，为控制理论这门学 科奠定了基础。
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自动控制的典型应用
世界第一颗人造地球卫星(Sputnik)由苏联发射成功(1957)
Oct. 4, 1957: Launch of the rocket carrying Sputnik, the first man-made satellite. Photos of the launch were not initially released. This photo is a still from a 1967 Soviet documentary film.
三 经典控制理论阶段
由于第二次世界大战需 要控制系统具有准确跟踪与 补偿能力，1932年奈奎斯特 （H.Nyquist）提出了频域 内研究系统的频率响应法， 为具有高质量的动态品质和 静态准确度的军用控制系统 提供了所需的分析工具。
奈奎斯特
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自动控制技术的产生与发展
控制论之父——维纳
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自动控制技术的产生与发展
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”
4、董景新.控制工程基础，北京：清华大学出 版社，2019
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综合考核要求
➢出勤率
➢课堂回答问题
➢独立完成作业情况
30%
➢期中考试（7周末）
➢实验效果及报告
➢期末考试成绩
70%
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1、绪论
1.1 课程介绍 1.2 自动控制理论与技术的产生与发展 1.3 控制系统的基本概念 1.4 控制系统的组成和基本环节 1.5 自动控制系统的分类 1.6 自动控制系统基本要求
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自动控制的典型应用
美国MIT的Servomechanism Laboratory研制出第一台数控 机床(1952)
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自动控制的典型应用
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
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课程介绍
过程控制
通讯技术 电机与拖动 计算机技术
控制理论
自动控 制原理
复变函数 积分变换
现代控 制理论
微积分 线性代数
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自动控制技术的产生与发展
自动控制理论的发展大致经历了以下几个过程： 一、 萌芽阶段：如果要追朔自动控制技术的发展历史, 早在两千年前中国就有了自动控制技术的萌芽。
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自动控制技术的产生与发展
1895年劳斯（Routh）与赫尔 维茨（Hurwitz）针对高阶微分 方程描述的更复杂的系统,各自 提出了两个著名的稳定性判 据—劳斯判据和赫尔维茨判据。 基本上满足了二十世纪初期控 赫尔维茨（Hurwitz） 制工程师的需要。
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自动控制技术的产生与发展
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)。