浅谈自动控制理论的发展

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1、浅谈自动控制理论和控制论学科的发展（交运1202-1104120406-凌阳）摘要：本文简要介绍A动控制理论的基本概念，主要回顾了自动控制理论发展的历程，即经典控制理论阶段、现代控制理论阶段、大系统理论与智能控制阶段，最后对自动控制理论的发展前沿进行总结分析，从而进一步加深对自动控制理论的认知。关键词：自动控制发展历史智能控制控制理论方法论一、引言在短短一百年中，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。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0前还在向更

2、纵深、更广阔的领域发展，无论在数学工具、理论基础、还是在研宄方法上都产生了实质性的飞跃，在信息与控制学科研宄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，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。二、自动控制理论的基本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程生产过程进行控制，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

3、环境下的操作，自动控制品得尤其重要。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。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，并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。一般情况下自动控制理论的发展过程可以分为三个阶段：经典控制理论阶段、现代控制理论阶段、大系统理论与智能控制阶段。与智能控制阶段。三

4、、控制理论的三大阶段1、经典控制理论阶段时间为20世纪40-60年代，经典控制理论以传递函数为数学工具，采用频域方法，主要研宄“单输入一单输出”线性定常控制系统的分析与设计，它存在着一定的局限性，即对“多输入一多输出”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。其控制思想是首先旨在对机器进行“调节”，使之能够稳定运行，其次是采用“反馈”方式,使得一个动力学系统能够按照人们的要求精确地工作，最终实现对系统按指定目标进行控制。这一阶段的主要代表人物与事件有：(1)、1875年，E.J.P，o

5、uth和A.Hurwitz提出了根据代数方程的系数判断线性系统稳定性方法。(2)、1932年，H.Nyquest采用频率特性表示系统，提出了频域稳定性判据，很好地解决了Black放大器的稳定性问题，而且可以分析系统的稳定裕度，奠定7频域法分析与综合的基础。(3)、1945年，LW.Bode发表了著作《网络分析和反馈放大器设计》，完善了系统分析和设计的频域方法，并进一步研究开发了伯德图。(4)、1948年，N.Weiner发表了《控制沦——关于在动物和机器屮控制和通讯的科学》一书，标志着控制论的诞生。(5)、1

6、948年，W.R.Evans提出了系统的根轨迹分析法，是一种易于工程应用的，求解闭环特征方程根的简单图解法，进一步完善了频域分析方法。(6)、1954年，钱学森出版了《工程控制论》，全而总结了经典控制理论，标志着经典理论的成熟。2、现代控制理论阶段时间为20世纪60〜70年代，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”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。现代控制理论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，它从理论

7、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。其控制对象可以是多输人多输出系统、非线性时变系统、离散系统以及数字系统，应用范阐更加广泛。该阶段的主要代表人物与事件有：(1)、1959年，苏联学者庞德亚金(L.S.Pontryagin)等学者创立了极大值原理，并找岀最优控制问题存在的必要条件。(2)、1953—1957年间，美国学者贝尔曼(R.Bellman)创立了解决最优控制问题的动态规律。(3)、1959年,卡尔曼(R.E.Kalnlan)提出了滤波器理论，1960年，卡尔曼对系统采用状

8、态方程得描述方法，提出了系统的能控性、能观测性。(4)、罗森布洛克(I.H.Rosenbrcek)、欧文斯(D.H.Owens)和麦克法轮(G.MacFarlane)研宄了使用于计算机辅助控制系统设计的现代频域法理论，为进一步建立统一的线性系统理论奠定了基础。(5)、20世纪70年代奧斯特隆姆(瑞典)和期道(法国，L.D.Landau)在自适应控制理论和应用反而做岀了贡献。3、大系统理论与智能控制阶