自动控制原理论文
自动控制原理论文
自动控制原理论文自动控制原理是现代控制工程的基础理论之一，它研究的是自动控制系统的设计、分析和应用。
自动控制系统是一种能够根据系统的输入和输出自动调节控制对象的状态或行为的系统，它在工业生产、交通运输、航空航天等领域都有着广泛的应用。
本文将从控制系统的基本概念、控制系统的分类、控制系统的性能指标和控制系统的设计方法等方面进行论述。
首先，控制系统是由控制器、执行器和被控对象组成的。
控制器接收输入信号，经过处理后输出控制信号，控制被控对象的状态或行为。
执行器接收控制信号，执行控制指令，改变被控对象的状态或行为。
被控对象是控制系统要控制的对象，其状态或行为受到控制器和执行器的影响。
控制系统的基本概念对于理解控制系统的工作原理和设计方法具有重要意义。
其次，控制系统根据控制对象的性质和控制方式可以分为连续控制系统和离散控制系统。
连续控制系统是指控制对象的状态或行为是连续变化的，控制器和执行器的输入和输出信号也是连续变化的。
离散控制系统是指控制对象的状态或行为是离散变化的，控制器和执行器的输入和输出信号也是离散变化的。
控制系统的分类对于选择合适的控制方法和设计控制系统具有重要意义。
再次，控制系统的性能指标包括稳定性、灵敏度、动态性能和鲁棒性等。
稳定性是指控制系统在受到干扰或参数变化时能够保持稳定的特性。
灵敏度是指控制系统对于输入信号和参数变化的敏感程度。
动态性能是指控制系统对于输入信号的响应速度和抑制能力。
鲁棒性是指控制系统对于模型不确定性和外部干扰的抵抗能力。
控制系统的性能指标对于评价控制系统的性能和改进控制系统的性能具有重要意义。
最后，控制系统的设计方法包括传统控制方法和现代控制方法。
传统控制方法是指基于数学模型和经验法则设计控制系统的方法，如PID控制器和根轨迹法则。
现代控制方法是指基于状态空间理论和优化理论设计控制系统的方法，如状态反馈控制和最优控制。
控制系统的设计方法对于实现控制系统的性能指标和满足控制要求具有重要意义。
自动控制原理毕业设计论文
毕业设计（论文）题目：锅炉汽温的非线性控制系统设计院系：专业年级：学生姓名：学号：指导教师：【摘要】电厂锅炉主汽温具有大延迟、大惯性、非线性等特点，传统的PID控制很难取得满意的控制品质，本文在线性PID的基础上，引入跟踪微分器及非线性模块，构造出一种新型的非线性PID控制器，进而提出了汽温非线性PID控制方案，对其进行仿真，并进行了抗干扰能力和鲁棒性测试。
结果表明相比于线性PID，非线性PID 具有更好地控制品质，并且具有较强的抗干扰能力和鲁棒性。
关键词：非线性PID控制器；电厂锅炉主汽温；使用Matlab仿真目录第一章引言..................................................... - 1 -1.1选题的背景及意义 (1)1.2国内外发展水平及面临的问题 (1)1.3课题研究内容 (2)第二章非线性PID控制器......................................... - 4 -2.1非线性理论 (4)2.1.1非线性控制的经典方法及局限性.............................. - 4 -2.1.2 非线性系统理论的最新发展及问题........................... - 5 - 2.2跟踪微分器（TD） (6)2.2.1 跟踪微分器的数学表达式................................... - 7 -2.2.2 跟踪微分器的数学模型的搭建（simulink下的实现）........... - 8 -2.2.3 跟踪微分器的仿真实现与分析.............................. - 10 - 2.3非线性组合 .. (13)2.3.1 几种典型的非线性组合.................................... - 13 -2.3.2非线性组合的数学模型实现................................. - 14 -2.3.3非线性组合的simulink搭建及仿真实现...................... - 14 - 2.4非线性PID控制器 .. (15)2.5α、δ对非线性函数FAL的影响及假设 (17)2.5.1 α对非线性函数fal的影响............................... - 17 - 2.6δ对跟踪微分器的影响. (20)第三章电厂主汽温控制系统方案 ................................... - 22 -3.1火电厂主汽温常规控制方案 (22)3.1.1 串级调节系统............................................ - 22 -3.1.2 仿真实例................................................ - 23 -3.2火电厂主汽温非线性PID控制方案 (24)第四章主汽温非线性控制的仿真研究 ............................... - 26 -4.1线性比例与非线性比例作用的比较与分析 (26)4.1.1参数设置................................................. - 26 -4.1.2 仿真实现与结果分析...................................... - 26 -4.2线性积分与非线性积分作用的比较与分析 (27)4.2.1 参数设置................................................ - 27 -4.2.2 仿真实现与结果分析...................................... - 27 -4.3线性比例微分与非线性比例微分作用的比较与分析. (28)4.3.1 参数设置................................................ - 28 -4.3.2 仿真实现与结果分析...................................... - 29 -4.4线性PID与非线性PID作用的比较与分析 (30)4.4.1 参数设置................................................ - 30 -4.4.2 仿真实现与结果分析...................................... - 30 -4.5非线性PID抗干扰能力测试与分析 (31)4.5.1 PID抗干扰能力测试....................................... - 31 -4.5.2 不含TD非线性PID抗干扰能力测试......................... - 32 -4.5.3 含TD的非线性PID抗干扰能力测试......................... - 33 -4.6非线性PID鲁棒性测试与分析. (34)第五章结论.................................................... - 37 -5.1结论 (37)5.2展望 (37)致谢................................................. 错误!未定义书签。
自动控制原理论文
自动控制原理论文自动控制原理，也被称为控制理论，是研究和设计控制系统的一门学科。
控制系统是用来改变或维持被控对象的状态或行为的一组设备和过程。
自动控制原理通过分析系统的数学模型和反馈机制来设计和优化控制系统，以实现期望的系统行为。
首先是系统建模。
系统建模是自动控制原理的第一步，其目的是将被控对象抽象为一个数学模型。
常见的数学模型有差分方程模型、微分方程模型和传递函数模型等。
对于线性时不变系统，传递函数模型是最常用的一种表示方法。
通过建立合适的数学模型，可以更好地理解系统的动态特性，并为控制器设计提供基础。
接下来是控制器设计。
控制器是自动控制系统的核心部分，其作用是根据系统的输入和输出信号实时调整控制量，使被控对象的输出信号与期望信号尽可能接近。
常见的控制器设计方法有比例控制、比例积分控制和比例积分微分控制等。
控制器设计的目标是在满足系统稳定性和鲁棒性的前提下，使系统的响应速度快、稳定性好。
然后是性能评估。
性能评估是对控制系统在不同工况下的性能进行定量分析。
常见的性能指标有超调量、调整时间和稳态误差等。
性能评估可以帮助我们了解控制系统的优缺点，进一步提高系统的控制性能。
最后是仿真分析。
仿真分析是在计算机上建立控制系统的数学模型，并进行模拟实验。
通过仿真分析，可以评估不同控制策略的性能，进行参数调整和优化。
仿真分析还可以帮助我们理解控制系统的动态特性，预测系统的行为。
总之，自动控制原理论文需要包含系统建模、控制器设计、性能评估和仿真分析等方面的内容。
在撰写论文时，需要深入研究自动控制原理的基本理论和方法，并结合实际案例进行分析和探讨。
同时，还需要运用数学建模和计算机仿真技术来验证理论结果，并提出进一步的优化方案。
自动控制原理论文
自动控制摘要：综述了自动控制理论的发展情况，指出自动控制理论所经历的三个发展阶段，即经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论。
最后指出，各种控制理论的复合能够取长补短，是控制理论的发展方向。
自动控制理论是自动控制科学的核心。
自动控制理论自创立至今已经过了三代的发展：第一代为20世纪初开始形成并于50年代趋于成熟的经典反馈控制理论；第二代为50、60年代在线性代数的数学基础上发展起来的现代控制理论；第三代为60年代中期即已萌芽，在发展过程中综合了人工智能、自动控制、运筹学、信息论等多学科的最新成果并在此基础上形成的智能控制理论。
经典控制理论(本质上是频域方法)和现代控制理论(本质上是时域方法)都是建立在控制对象精确模型上的控制理论，而实际上的工业生产系统中的控制对象和过程大多具有非线性、时变性、变结构、不确定性、多层次、多因素等特点，难以建立精确的数学模型。
因此，自动控制专家和学者希望能从要解决问题领域的知识出发，利用熟练操作者的丰富经验、思维和判断能力，来实现对上述复杂系统的控制，这就是基于知识的不依赖于精确的数学模型的智能控制。
本文将对经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论的发展情况及基本内容进行介绍。
1自动控制理论发展概述自动控制是指应用自动化仪器仪表或自动控制装置代替人自动地对仪器设备或工业生产过程进行控制，使之达到预期的状态或性能指标。
对传统的工业生产过程采用自动控制技术，可以有效提高产品的质量和企业的经济效益。
对一些恶劣环境下的控制操作，自动控制显得尤其重要。
自动控制理论是与人类社会发展密切联系的一门学科，是自动控制科学的核心。
自从19世纪Ma xw el l对具有调速器的蒸汽发动机系统进行线性常微分方程描述及稳定性分析以来，经过20世纪初Ny q ui s t，Bo de，H a rr is，E va ns，Wi e nn er，N ic ho l s等人的杰出贡献，终于形成了经典反馈控制理论基础，并于50年代趋于成熟。
自动控制原理论文
自动控制原理论文自动控制原理是现代控制工程的基础理论之一，它主要研究自动控制系统的基本原理、方法和技术。
自动控制系统是一种能够在没有人为干预的情况下，根据给定的规律，自动地对被控对象进行控制的系统。
它在工业生产、交通运输、航空航天、军事防卫等领域都有着广泛的应用。
自动控制原理的研究对象主要包括控制系统的建模、分析、设计和实现。
其中，控制系统的建模是自动控制原理的基础，它是指根据被控对象的特性和控制要求，将被控对象和控制器之间的关系用数学模型来描述。
常见的被控对象包括机械系统、电气系统、热力系统等，而控制器则可以是PID控制器、状态空间控制器、模糊控制器等。
通过建立准确的数学模型，可以为控制系统的分析和设计提供有力的支持。
控制系统的分析是指对已建立的数学模型进行稳定性、灵敏度、性能等方面的分析。
稳定性是控制系统的基本特性之一，它决定了系统在受到干扰或参数变化时的稳定性能。
灵敏度则是指控制系统对于参数变化的敏感程度，而性能则是指控制系统在实际工作中的控制质量。
通过对控制系统的分析，可以评估系统的性能指标，为系统的设计和改进提供依据。
控制系统的设计是自动控制原理的核心内容，它主要包括控制器的设计和参数的选择。
在控制器的设计中，需要根据被控对象的特性和控制要求，选择合适的控制策略和控制器结构。
同时，还需要对控制器的参数进行合理的选择和调整，以实现系统的稳定性、快速性和抗干扰能力。
在控制系统的设计过程中，需要综合考虑系统的动态特性、稳定性要求、性能指标等因素，以实现系统的最优控制。
控制系统的实现是自动控制原理的最终目标，它是指将设计好的控制系统实现到实际工程中，并进行调试和优化。
在控制系统的实现过程中，需要考虑系统的可靠性、实时性、成本等因素，以实现系统的可行性和实用性。
同时，还需要对控制系统进行调试和优化，以保证系统在实际工作中能够达到预期的控制效果。
总的来说，自动控制原理是一门理论与实践相结合的学科，它不仅包括控制系统的基本原理和方法，还涉及到工程技术和应用领域。
自动控制原理课程设计论文
Harbin Institute of Technology自动控制原理课程设计论文课程名称：自动控制原理课程设计设计题目：控制系统的设计与仿真院系：班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：哈尔滨工业大学自动控制原理课程设计任务书 设计题目：控制系统的设计与仿真一 题目要求1．已知控制系统直流电机的主要参数如下：电机转动惯量=m J 1.1B.FTS^2 负载转动惯量=l J 35kg.m^2 电机转矩灵敏度=t K 6B.FT/A 反电势系数=e K 8.1v/rad/s 电机电枢电阻=a R 4 电机电枢电感=a L 0.03H2．控制系统固有传递函数（或框图）待求；3．性能指标A（1）开环放大倍数60≥K （2）剪切频率 9040≤≤C ω （3）相位裕度50≥γ （7）角速度=•θ97°/s （8）角加速度=••θ350°/s ² （9）稳态误差≤SS e 0.5° 性能指标B（1）开环放大倍数400100≤≤K （2）剪切频率 10050≤≤C ω （3）相位裕度 60≥γ （7）角速度=•θ80°/s （8）角加速度=••θ300°/s ² （9）稳态误差≤SS e 0.2°二 设计过程 2.0固有传递函数已知控制系统直流电机的主要参数如下：电机转动惯量=m J 1.1B.FTS^2 负载转动惯量=l J 35kg.m^2 电机转矩灵敏度=t K 6B.FT/A 反电势系数=e K 8.1v/rad/s 电机电枢电阻=a R 4Ω 电机电枢电感=a L 0.03H根据已知参数可以根据自动控制元件书上有关直流电动机上的内容， 结合起来求出控制系统的固有传递函数,如图2.0 其中1m=3.281ft(英尺),J=Jm+Jl图2.0经过计算，得出固有函数的方框图)1049.0)(133(725.1)(0++=s s s G2.1人工设计2.1.1分析与选择校正方法原传递函数进行标准化化简得)11049.0/1)(1133/1(12367.0)1049.0)(133(725.1)(0++=++=s s s s s G可轻易得出原传递函数无剪切频率任务要求中对开环放大倍数K 的要求为开环放大倍数60≥K原放大倍数K0=0.12367，放大环节需要增加，设定开环放大倍数增致K=150，得到G1，则Kc=1212.9)11049.0/1)(1133/1(150)(2++=s s s G2.1.2总体设计方案—基于图解法合理运用校正环节析图像可知，需要加积分环节，而且放大环节需要增加 设定开环放大倍数增致K=150，得到G2 其中Kc=150/0.12367=1212.9)11049.0/1)(1133/1(150)(2++=s s s s G计算此时剪切频率c ω以及相角裕度γ11)1049.0/1(1)133/1(150)(222=++=c c c c j j j j G ωωωω相位裕度 ︒-=192.0γ 剪切频率 97.3=c ω分析Bode 图可知，仍需要加入环节使得剪切频率增大，且相位裕度增大， 所以加入一阶微分环节5s+1，经过整理加入校正环节11)1049.0/1(1)133/1()15(150)(22=+++=c c c c c j j j j j Ge ωωωωω当前的放大倍数 K=150 相位裕度 ︒=3.62γ 剪切频率 7.69=c ω 性能指标要求A 为：（1）开环放大倍数60≥K （2）剪切频率 9040≤≤C ω（3）相位裕度50≥γ性能指标B（1）开环放大倍数400100≤≤K （2）剪切频率 10050≤≤C ω （3）相位裕度 60≥γ可知现在已经达成性能指标A 和B 的要求 此时有ss s Gc )15(9.1212)(+=2.1.3顺馈校正性能指标A 要求：角速度=•θ97°/s ，角加速度=••θ350°/s ²，稳态误差≤SS e 0.5° 性能指标B 要求：角速度=•θ80°/s ，角加速度=••θ300°/s ²，稳态误差≤SS e 0.2° 设输入信号为R （t ）=ASinwt ，带入=•θAw ，=••θAw^2 稳态误差为)(w ss j E A e =加入顺馈环节可以有效减小系统稳态误差 设顺馈环节为Gb(s),有)(1)()(1)(2s G s G s G s E b +-=应有)()(2s G s G b =1时误差减小，15)(+=s ss G b2.1.4人工绘制校正前，后以及校正装置的Bode 图校正前开环传递函数)11049.0/1)(1133/1(12367.0)(0++=s s s G校正后)11049.0/1)(1133/1()15(150)(+++=s s s s s Ge校正装置ss s Gc )15(9.1212)(+=2.2计算机辅助设计2.2.1对被控对象仿真（1）被控对象开环传递函数仿真框图系统在Simulink 下的框图如图 2.1图2.1其Bode 图形如图2.2-200-150-100-50M a g n i t u d e (d B )10-310-210-110101102103104-180-135P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = Inf dB (at Inf rad/sec) , Pm = InfFrequency (rad/sec)图2.22.2.2加入放大环节后的仿真（1）加入放大环节后开环传递函数的仿真框如图2.3图2.32.2.3加入积分环节后校正系统的仿真（2）加入积分环节后开环传递函数的仿真框如图图2.4图2.4其Bode 图如图2.5-150-100-50050M a g n i t u d e (d B )10-110101102103-270-225-180-135-90P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = -1.04 dB (at 3.74 rad/sec) , Pm = -0.192 deg (at 3.97 rad/sec)Frequency (rad/sec)图2.5可以看出当前的放大倍数 K=150 相位裕度 ︒-=192.0γ 剪切频率 97.3=c ω2.2.4加入微分环节后系统的仿真（1）加入微分环节后开环传递函数的仿真框如图2.6图2.6Bode 图如图2.7-100-5050100M a g n i t u d e (d B )10-210-110101102103104-180-135-90P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = Inf dB (at Inf rad/sec) , Pm = 62.3 deg (at 69.7 rad/sec)Frequency (rad/sec)图2.7可以看出当前的放大倍数K=150；相位裕度︒=3.62γ；剪切频率7.69=c ω所以也是校正后的开环传递函数2.2.5校正环节的仿真校正环节的仿真框如图2.8图2.8对应Bode 图如图2.97580859095100105M a g n i t u d e (d B )10101010-90-45P h a s e (d e g )Bode Diagram Gm = Inf , Pm = InfFrequency (r ad/sec)图2.92.2.6校正后闭环系统的仿真（1）校正后闭环系统的仿真方框图如图2.10图2.10（2）对稳态误差的仿真输入A:26.883 Sin3.608t情况下稳态误差的仿真，如图2.11图2.11输入B:21.333 Sin3.75t情况下稳态误差的仿真，如图2.12图2.12通过读取scope观察稳态误差极小，满足条件3 校正装置电路图3.1校正装置的方框图校正环节的电路图，如图3.1TsTs K s Gc )1()(+=图3.14总结1．在这次自动控制原理课程设计中，通过已经得到了的实际的工程背景，我学会了利用Matlab 绘制Bode 图以及仿真的手段来分析以及解决实际问题的方法。
自动控制理论论文15篇(基于控制系统分析的自动控制理论课程建设及实践)
自动控制理论论文15篇基于控制系统分析的自动控制理论课程建设及实践自动控制理论论文摘要：在多年自动控制理论教学实践中，笔者对“控制理论”学以致用，在充分分析课程特点、考察教学过程的基础上，利用控制理论基本思想，发挥专业优势，分别针对目标制定、反馈设置、干扰抑制、控制手段等方面找到教学活动的对应环节，摸索出适合电类、机电类专业学生学习的教学方法。
同时，对其他课程体系建设具有一定的借鉴作用。
关键词自动控制理论自动论文自动自动控制理论论文:基于控制系统分析的自动控制理论课程建设及实践[摘要]自动控制理论课是电类专业的基础课程，在课程设置和学生培养中占有重要地位。
利用控制理论基本思想，指导该课程的建设过程，分析了教学过程的系统构成特性、制约因素及相应的解决方法。
通过多年的教学实践，取得了较好的教学效果。
[关键词]自动控制理论；系统分析；反馈；课程建设0 引言深化教学改革，提高教学质量，强化素质教育是当前高等学校教改的重要主题，而更重要的是教育思维模式的更新与变革。
所谓“教有法无定法”，但每位肩负“传道、授业、解惑”职责的教师都希望收到事半功倍的效果。
在专业课自动控制理论多年的教学工作中，笔者也在不断理解社会发展变革对其的新要求，调整具体的授课思路与方法，摸索新的教学策略。
本文将控制理论恰当地应用到自动控制理论教学之中，采取反馈控制手段，在教学实践中，有效地提高教学质量。
1 课程特点及控制系统结构自动控制理论课程是电气类、机电类专业的一门理论性很强的专业基础课，在学生培养过程中占有重要的地位，一般都在大学三年级第一学期或第二学期开设。
这门课有其自身的特点，如知识系统连接较为紧密、计算性强、作图方法多；课程中知识点多且抽象，而且对数学基础要求较高，涉及到的数学知识包括高等数学、线性代数、积分变换、复变函数等；与工程实际联系较为紧密。
在教学中必须要遵循由浅入深、从易到难的规律，对先修课程应有一定程度的理解，并在此基础上以系统的、整体的观念实施教学。
自动控制原理论文六篇
自动控制原理论文六篇自动掌握原理论文范文11．1授课理论性较强授课理论性强不利于培育理论联系实际的科学观点，不利于提升同学对专业的学习爱好。
为保证掌握理论的完整性和透彻性，若老师在授课过程中把过多时间和精力集中于原理讲解和公式推导上，就很难有充分的时间将理论学问与系统应用实例相结合，造成许多同学误认为该课程是一门应用数学课程，简单产生畏难心理。
另外，定单班的同学面临毕业即就业，没有升学再深造的压力，他们所关怀的是所学学问是否会用到将来的工作岗位中。
因此，课堂上讲授过多或过深的理论学问不利于提升同学对专业的学习爱好。
1．2缺少煤矿电气背景的相关实例通过与工作后的毕业生沟通，发觉有一条信息特别突出:大部分毕业生很难将自动掌握原理中所学的分析与设计方法应用到工程实践中。
这主要是由于所学课程大部分实例与同学所学专业相关性不强，多数同学对案例中涉及的专业背景不熟识，导致同学对学习课程的必要性、重要性和有用性熟悉模糊，学习爱好不高，学习“自动掌握原理”死搬硬套，应付考试的现象严峻，缺少敏捷运用和开拓创新的思路。
上述这些问题直接弱化了“自动掌握原理”作为专业基础课程的作用。
2“自动掌握原理”授课内容调整为顺应煤炭电气化进展需求和人才培育定位，突出煤矿电气特色教学目标，从课程教学内容、教学实例等方面进行讨论和探究，对课程的基础理论与实践教学进行优化。
2．1优化授课的内容体系、深度和广度讨论各章节基本内容的联系，调整课程授课体系，以系统建模、分析和综合设计为主，突出煤炭行业背景，注意基础学问的敏捷运用。
“自动掌握原理”在传统教学上始终沿用自动化专业的授课体系，造成“自动化类”和“非自动化类”的界限模糊。
对于定单班该课程学时数少的状况，若按“自动化类”体系授课，只能加大课时信息量，造成同学对教学内容难以准时有效消化，影响教学效果。
讨论如何在有限学时内让同学娴熟把握掌握原理的基本理论，并突出煤炭电气工程实践力量培育，成为构建定单班授课体系的关键。
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自动控制摘要：综述了自动控制理论的发展情况，指出自动控制理论所经历的三个发展阶段，即经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论。
最后指出，各种控制理论的复合能够取长补短，是控制理论的发展方向。
自动控制理论是自动控制科学的核心。
自动控制理论自创立至今已经过了三代的发展：第一代为20世纪初开始形成并于50年代趋于成熟的经典反馈控制理论；第二代为50、60年代在线性代数的数学基础上发展起来的现代控制理论；第三代为60年代中期即已萌芽，在发展过程中综合了人工智能、自动控制、运筹学、信息论等多学科的最新成果并在此基础上形成的智能控制理论。
经典控制理论(本质上是频域方法)和现代控制理论(本质上是时域方法)都是建立在控制对象精确模型上的控制理论，而实际上的工业生产系统中的控制对象和过程大多具有非线性、时变性、变结构、不确定性、多层次、多因素等特点，难以建立精确的数学模型。
因此，自动控制专家和学者希望能从要解决问题领域的知识出发，利用熟练操作者的丰富经验、思维和判断能力，来实现对上述复杂系统的控制，这就是基于知识的不依赖于精确的数学模型的智能控制。
本文将对经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论的发展情况及基本内容进行介绍。
1自动控制理论发展概述自动控制是指应用自动化仪器仪表或自动控制装置代替人自动地对仪器设备或工业生产过程进行控制，使之达到预期的状态或性能指标。
对传统的工业生产过程采用自动控制技术，可以有效提高产品的质量和企业的经济效益。
对一些恶劣环境下的控制操作，自动控制显得尤其重要。
自动控制理论是与人类社会发展密切联系的一门学科，是自动控制科学的核心。
自从19世纪Ma xw el l对具有调速器的蒸汽发动机系统进行线性常微分方程描述及稳定性分析以来，经过20世纪初Ny q ui s t，Bo de，H a rr is，E va ns，Wi e nn er，N ic ho l s等人的杰出贡献，终于形成了经典反馈控制理论基础，并于50年代趋于成熟。
经典控制理论的特点是以传递函数为数学工具，采用频域方法，主要研究“单输入—单输出”线性定常控制系统的分析与设计，但它存在着一定的局限性，即对“多输入—多输出”系统不宜用经典控制理论解决，特别是对非线性、时变系统更是无能为力。
随着20世纪40年代中期计算机的出现及其应用领域的不断扩展，促进了自动控制理论朝着更为复杂也更为严密的方向发展，特别是在Ka lm a n提出的可控性和可观测性概念以及Понтрягин提出的极大值理论的基础上，在20世纪50、60年代开始出现了以状态空间分析(应用线性代数)为基础的现代控制理论。
现代控制理论本质上是一种“时域法”，其研究内容非常广泛，主要包括三个基本内容：多变量线性系统理论、最优控制理论以及最优估计与系统辨识理论。
现代控制理论从理论上解决了系统的可控性、可观测性、稳定性以及许多复杂系统的控制问题。
但是，随着现代科学技术的迅速发展，生产系统的规模越来越大，形成了复杂的大系统，导致了控制对象、控制器以及控制任务和目的的日益复杂化，从而导致现代控制理论的成果很少在实际中得到应用。
经典控制理论、现代控制理论在应用中遇到了不少难题，影响了它们的实际应用，其主要原因有三：①这些控制系统的设计和分析都是建立在精确的数学模型的基础上的，而实际系统由于存在不确定性、不完全性、模糊性、时变性、非线性等因素，一般很难获得精确的数学模型；②研究这些系统时，人们必须提出一些比较苛刻的假设，而这些假设在应用中往往与实际不符；③为了提高控制性能，整个控制系统变得极为复杂，这不仅增加了设备投资，也降低了系统的可靠性。
于是，自动控制工作者一直在寻求新的出路，他们在考虑：能否不要完全以控制对象为研究主体，而以控制器为研究主体呢？能否用20世纪50年代中期出现并得到快速发展的人工智能的逻辑推理、启发式知识、专家系统等来解决难以建立精确数学模型的控制问题呢？第三代控制理论即智能控制理论就是在这样的背景下提出来的，它是人工智能和自动控制交叉的产物，是当今自动控制科学的出路之一。
下面分别介绍三代控制理论的发展及其最基本内容。
2经典控制理论的发展及基本内容自动控制中一个最基本的概念是反馈，人类对反馈控制的应用可以追溯到很早的时期。
但是，直到产业革命时期，英国人Ja me s W a t t发明蒸汽机离心飞锤式调速器，解决了在负载变化条件下保持蒸汽机基本恒速的问题，自动控制才引起人们的重视。
从那时起的100多年以来，随着社会生产力的发展和需要，自动控制理论和技术也得到了不断的发展和提高。
在20世纪30至40年代期间，N yq ui st于1932年提出稳定性的频率判据，Bod e于1940年在频率法中引入对数坐标系并于1945年写了《网络分析和反馈放大器设计》一书，H ar ri s于1942年引入传递函数概念，Ev ans于1948年提出根轨迹法，Wi en ner于1949年出版了《控制—关于在动物和机器中控制和通讯的科学》一书。
由于他们卓越的工作，从而奠定了经典控制理论的基础。
到20世纪50年代，经典控制理论已趋于成熟。
经典控制理论主要用于解决反馈控制系统中控制器的分析与设计的问题。
图1为反馈控制系统的简化原理框图。
图 1 反馈控制系统的简化原理框图经典控制理论主要研究线性定常系统。
所谓线性控制系统是指系统中各组成环节或元件的状态或特性可以用线性微分方程描述的控制系统。
如果描述该线性系统的微分方程的系数是常数，则称为线性定常系统。
描述自动控制系统输入量、输出量和内部量之间关系的数学表达式称为系统的数学模型，它是分析和设计控制系统的基础。
经典控制理论中广泛使用的频率法和根轨迹法，是建立在传递函数基础上的。
线性定常系统的传递函数是在零初始条件下系统输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比，是描述系统的频域模型。
传递函数只描述了系统的输入、输出关系，没有内部变量的表示。
经典控制理论的特点是以传递函数为数学工具，本质上是频域方法，主要研究“单输入—单输出”线性定常控制系统的分析与设计，对线性定常系统已经形成相当成熟的理论。
典型的经典控制理论包括PI D控制、S mi th控制、解耦控制、D a li n控制、串级控制等。
经典控制理论尽管原则上只适宜于解决“单输入—单输出”系统中的分析与设计问题，但是，经典控制理论至今仍活跃在各种工业控制领域中。
事实上，经典控制理论现在仍不失其价值和实用意义，仍是进一步研究现代控制理论和智能控制理论的基础。
3现代控制理论的发展及基本内容经典控制理论虽然具有很大的实用价值，但也有着明显的局限性。
其局限性表现在下面二个方面：第一，经典控制理论建立在传递函数和频率特性的基础上，而传递函数和频率特性均属于系统的外部描述(只描述输入量和输出量之间的关系)，不能充分反映系统内部的状态；第二，无论是根轨迹法还是频率法，本质上是频域法(或称复域法)，都要通过积分变换(包括拉普拉斯变换、傅立叶变换、Z变换)，因此原则上只适宜于解决“单输入—单输出”线性定常系统的问题，对“多输入—多输出”系统不宜用经典控制理论解决，特别是对非线性、时变系统更是无能为力。
现代控制理论正是为了克服经典控制理论的局限性而在20世纪50、60年代逐步发展起来的。
现代控制理论本质上是一种“时域法”。
它引入了“状态”的概念，用“状态变量”(系统内部变量)及“状态方程”描述系统，因而更能反映出系统的内在本质与特性。
从数学的观点看，现代控制理论中的状态变量法，简单地说就是将描述系统运动的高阶微分方程，改写成一阶联立微分方程组的形式，或者将系统的运动直接用一阶微分方程组表示。
这个一阶微分方程组就叫做状态方程。
采用状态方程后，最主要的优点是系统的运动方程采用向量、矩阵形式表示，因此形式简单、概念清晰、运算方便，尤其是对于多变量、时变系统更是明显。
特别是在Ka l ma n提出的可控性和可观测性概念和Понтрягин提出的极大值理论的基础上，现代控制理论被引向更为深入的研究。
现代控制理论研究的主要内容包括三部分：多变量线性系统理论、最优控制理论以及最优估计与系统辨识理论。
由于篇幅所限，有关现代控制理论研究的具体内容请参见有关文献，这里从略。
现代控制理论从理论上解决了系统的可控性、可观测性、稳定性以及许多复杂系统的控制问题。
但是，随着现代科学技术的迅速发展，生产系统的规模越来越大，形成了复杂的大系统，导致了控制对象、控制器以及控制任务和目的的日益复杂化，从而导致现代控制理论的成果很少在实际中得到应用。
4智能控制理论的发展及基本内容“智能控制”这一概念是美国普渡大学(P ur du e Uni v er si ty)电气工程系的美籍华人傅京孙教授于20世纪70年代初提出来的。
早在1965年，他提出把人工智能领域中的启发式规则应用于学习系统，这一时期可以看作是“智能控制”思想的萌芽阶段。
“智能控制”“智能控制”“精度随智能降低而提高”“计算机专家”“In fo rm a t i o n＆C o n t r o l”杂志上发表了“Fuz z y Se t”(模糊集)一文，首次提出了模糊集合的概念，并很快被人们接受。
1974年，英国的Ma md an i首先把模糊理论用于工业控制，取得了良好的效果。
从此，模糊逻辑控制理论和模糊逻辑控制系统的应用发展很快，展示了模糊理论在控制领域中有着很好的发展前景。
模糊逻辑控制现已成为智能控制的重要组成部分。
专家控制系统和模糊逻辑控制系统至少有一点是共同的，即二者都要建立人类经验和人类决策行为的模型。
此外，二者都含有知识库和推理机。
因此，模糊逻辑控制器(F LC)通常又称为模糊专家控制器(F E C)，有时人们也把模糊专家系统叫做第二代专家系统，因为它能够为专家系统的设计、开发和实现提供2个基本的和统一的优点，即模糊知识表示和模糊推理方法。
4.4 神经网络智能控制1943年麦卡洛克和皮茨(P it ts)提出一种叫做“似脑机器”(M in dl ik e M ac hi ne)的思想。
这种机器可由基于生物神经元特性的互连模型来制造，这就是最初的人工神经网络(A NN)概念。
随着人工神经网络应用研究的不断深入，新的神经网络模型不断推出，现有的神经网络模型已达近百种。
在智能控制领域中，应用最多的是BP网络、H op f ie ld网络、自组织神经网络、动态递归网络、联想记忆网络、A da li n e网络等。
基于神经网络的智能控制系统作为一个新兴领域，之所以能引起自动控制界的广泛兴趣，其原因是：①神经网络具有逼近任何非线性函数的能力；②神经网络易于用VL S I实现，从而使神经网络具有快速和容错性高的优点；③神经网络自身的结构及其多输入多输出的特点，使其易用于多变量系统的控制，且与其它逼近方法相比较更为经济；④神经网络具有自适应和自学习的特性。