自动化科学与技术考题整理

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1、1.自动化科学与技术的发展历史自动化科学与技术（简称自动化科学技术）的发展简史基本上可以分为三个阶段：孕育阶段：1922年，美国N.米诺尔斯基提出PID控制方法。1927年，H.S.布莱克提出改善放大器性能的负反馈方法。诞生阶段：1948年，美国人N.维纳的《控制论》一书出版。1954年，中国钱学森的《工程控制论》一书出版。发展阶段：1971年，美国英特尔公司研制出第一台4位微处理机Intel4004。1980年以后，自动化科学技术取得重大发展，处于高峰发展阶段。2.自动化科学技术的研究意义随着微电子技术和计算机技术的迅速发展和普及，自动化科

2、学技术已广泛应用到制造业、农业、交通、服务业、航海、航空、航天等所有产业部门，极大地促进国民经济的发展和人类社会的进步。自动化科学技术广泛地进入社会，有利于创造更多的就业机会，提高劳动生产率，改善劳动条件，提高人民生活质量和全社会的文化素质。这些都足以证明自动化科学技术的发展同样地促进其它自然科学、社会科学和人文科学等各学科的发展。3.线性系统的定义线性系统的定义：用函数描述法表达被控对象时，能用线性常微分方程或方程组来描述的系统称为线性系统。4.线性系统理论古典控制方法：时域法、根轨迹法和频域法。现代控制方法：状态空间理论、多变量频域法和其

3、它几何、代数方法。5.非线性系统的定义非线性系统的定义：用函数描述法表达被控对象时，只能用非线性常微分方程或方程组来描述的系统称为非线性系统，或称为本质非线性系统。6.非线性系统理论1.古典控制方法1)近似线性化法2)精确线性化法3)相平面分析法4)渐近展开计算法5)谐波平衡法（描述函数法）2.现代控制方法1)滑模变结构控制法2)反步设计法3)齐次控制法4)微分平滑法5)*其它各种微分几何方法7.分布参数系统的定义分布参数系统的定义：用函数描述法表达被控对象时，可以用偏微分方程、微积分方程或带时滞的方程来描述的一类“无穷维”系统称为分布参数系

4、统。8.分布参数系统理论由于对分布参数系统进行理论分析比较困难，计算量大，通常只能用“有穷维近似”的方法来处理。上世纪70年代发展了一套基于泛函分析的与有穷维线性系统相类似的理论，阐明了无穷维系统的若干结构性质和概念。1.离散事件动态系统的定义离散事件动态系统（DiscreteEventDynamicSystems-DEDS）的定义：系统的状态只能由若干离散值来描述、其演化是由一些突发事件来驱动的系统称为离散事件动态系统。驱动系统状态转移的“事件”的发生和持续时间可以是确定的，也可以是随机变量；系统的目标可以是达到一定的状态，也可以是按特定的

5、轨道达到某些数字指标的最佳值。2.离散事件动态系统理论目前已经提出许多数学模型来描述离散事件动态系统的逻辑、时间和随机各层次的特性：排队网络、广义半Markov过程、Petri网、有限自动机产生的形式语言、有限递归过程、极大代数下的线性动态系统。3.复杂系统的定义复杂系统的定义：所谓复杂系统指的是系统结构具有多层性、子系统模型具有多样性、相互关联具有复杂性、目标具有多重性及信息具有不确定性的系统。诸如大型工业控制系统、电力系统、因特尔网络通信系统、因特尔网络控制系统、航空航天系统等等。4.复杂系统理论由定义可知，复杂系统理论是基于知识的多层次

6、、多模型与多视图的建模、仿真及集成控制的理论与方法学。Ø人机结合、从定性到定量的综合集成法。从方法论方面来看，其过程正是从定性到定量在多个层面中反复作用的过程，它是一种当代的科学创造方法论。一些综合集成工程的实践事例已证明它是科学创新的有效手段。Ø平行控制理论与方法中科院自动化所的王飞跃先生提出了应用于复杂系统的“平行控制理论与方法”，其核心是传统自适应控制思想的自然拓展，其实质是反复利用先进的信息技术和计算方法使原始反馈思路变成不断探索、不断改善的可计算的反馈原理。5.鲁棒控制鲁棒控制要求当被控对象模型结构和参数不精确，且可能在一定范围内取

7、值时，控制系统均能正常工作。模型参数变化范围大，控制系统能正常工作，则称系统的鲁棒性强，反之则反之。从1975年起，先后提出的有关理论：Nyquist判据的多变量推广；稳定化补偿器的“极小灵敏度”参数优化方法；Safonov的广义稳定准则和有关鲁棒稳定性的结果；LQR/LTR（线性二次型最优控制/回路传输恢复）的设计方法；鲁棒控制频域的奇异值方法，以及为克服奇异值判据的保守性而提出的结构奇值法等等。上世纪80年代后，逐步发展为使系统对某些输入的响应最小的H∞优化设计方法。6.自适应控制自适应控制要求在被控对象或环境特性飘移变化时，控制系统能自

8、动地跟踪这种变化，并施加调节，使系统保持良好的控制品质。自适应控制是根据误差来改变系统的参数的，这种改变是一种渐变过程。如果被控对象参数不变化，则自适应控制逐渐退化