自动控制理论论文1

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1、摘要在科技高速发展的今天，自动控制技术在工农业生产、国防和科学技术领域中，都有着十分重要的作用。在短短一百年中，自动控制理论得到了令人吃惊的发展，对人类社会产生了巨大的影响。从瓦特的蒸汽机、阿波罗的登月到海湾战争，无处不显示着控制技术的威力。随着社会生产和科学技术发展，自动控制技术在不断进步、不断完善起来。控制理论目前还在向更纵深、更广阔的领域发展，无论在数学工具、理论基础、还是在研究方法上都产生了实质性的飞跃，在信息与控制学科研究中注入了蓬勃的生命力，启发并扩展了人的思维方式，引导人们去探讨自然界更为深刻的运动机理。自动控制理论的不断发展，

2、必将会给提高社会生产力，提高人民的生活水平，促进人类的发展。关键字：自动控制理论发展现状未来展望1.自动控制理论简介1.1控制思想起源的意义控制思想与技术的存在至少已有数千年的历史了。“控制”这一概念本身即反映了人们对征服自然与外在的渴望，控制理论与技术也自然而然地在人们认识自然与改造自然的历史中发展起来。1.2自动控制的定义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操作，

3、自动控制显得尤其重要111.3自动控制理论的基本概念在已知控制系统结构和参数的基础上，求取系统的各项性能指标，兵找出这些性能指标与系统参数间的关系就是对自动控制系统的分析，而在给定对象特性的基础上，按照控制系统应具备的性能指标要求，寻求能够全面满足这些性能指标要求的控制方案并合理确定控制器的参数，则是对自动控制系统的分析和设计。1.4自动控制的历史利用反馈来控制系统有着悠久的历史。最早的反馈控制出现在公元前330年的古希腊，运用在一种改进的浮球控制器装置上。Ktesibios的水钟就运用了浮球控制器的远离。大约在公元前250年，为了燃油在油泵

4、中能保持恒定的液位，philon在一种油泵装置中采用了浮球控制器。在公元1世纪，亚历山大港的Heron出版了一本名为Pneumatica的书，概述了很多种应用浮球控制器的例子。现代欧洲的第一个反馈系统出现在荷兰人CornelisDrebble(1572-1633)发明的温度控制器中。在1681年，DennisPapin(1647-1712)发明了第一台用于蒸汽锅炉的压力控制器，这是一种与高压锅炉阀门相识的安全压力控制器。18世纪，瓦特(JamesWatt)的蒸汽机离心调速器被公认是第一台应用在工业生产中的自动反馈控制器，这是将自动控制技术应用

5、到工业中的最早代表。它是在1769年为了控制蒸汽机速度改良而来的。整个机械装置如图1.1.1所示，它从旋转轴的输出端测量速度，利用飞球相应的运动来控制阀门，从而控制相应量的蒸汽进入到机器中。随着速度的增加，非球的高度相应增加，它们离轴线的距离也变远，因此阀门渐渐关闭。由于非球的转动需要机械提供能量，所以速度测量的精度不高。在1765年俄国声称发明了历史上第一套反馈系统，急I.Polzunov发明的浮球水位控制器。这种调节器系统如图1.1.2所示，浮球探测到水面的高度值，并用来控制锅炉内进水阀门的开度。在1868年以前的整个时期，自动控制系统的

6、发展仅仅是靠直觉和发明。为了提高控制系统精度，不得不减慢瞬变震荡的衰减，甚至导致系统的不稳定。因此，有必要发展一套自动控制的理论。J.C.Maxwell总结了一套与控制理论结合的11学理论，而这套控制理论用用了控制器不同的等效模型。他的研究还注意到了和系统性能密切相关的不同参数的影响。与此同时，I.A.Vyshnegradskii也总结出一套控制器的数学理论来。1932年奈奎斯特(H.Nyquist)提出了研究控制系统的频率发。1948年伊文思提出了根轨迹法，这两大重大贡献，是自动控制理论和控制技术发展史上的里程碑。建立在频率法和根轨迹法基础

7、上的控制理论成为经典控制理论。第二次世界大战前，美国和西欧的自动控制理论，在发展方式上与俄国和东欧有很大差别。在美国，应用反馈的主要促进因素是电话系统的发展，以及Bell电话实验室的Bode、Nyquist和Black对电子反馈放大器的改进，主要是用频域来描述整个控制过程。与此相反，前苏联接触的数学家和机械学家在控制理论领域占主流。因此，俄国的理论更倾向与运用不同方程的时域公式。第二次世界大战是自动控制理论的理论和实践得到巨大发展的时期。因为当时，必须设计和制造自动领航系统、火炮位置系统、雷达天线控制系统和其他建立在反馈控制方法基础上的军事系

8、统。这些军事系统的复杂性和优良的性能都要求必须发展不同的控制技术，提高控制系统的性能，以及发展新的理论和方法等。在1940年前，控制系统的设计是一种伴随着不断试验和