自动控制理论-1

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1、自动控制原理主讲人：李少远席裕庚上海交通大学电信学院自动化系E-mail:syli/ygxi@sjtu.edu.cn电院楼群2-413/423,Tel:3420-4011/50302010年9月第一章绪论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。自动化也即现代化。自动控制技术与人类进步AutomaticControl&HumanCivilization2

2、简介自动控制的发展历史自动控制的基本概念自动控制系统的分类自动控制系统的基本要求3一自动控制的发展历史1.前期控制(EarlyControl)(1400B.C.-1900)2.经典控制前期(ThePre-classicalPeriod)(1900-1935)3.经典控制(ClassicalControl)(1935-1950)4.现代控制(ModernControl)(1950-)……41.前期控制(EarlyControl)(1400B.C.-1900)(0)中国，埃及和巴比伦出现自动计时漏壶(1400B.C.~1100B.C.)。孙武著《孙子兵法》(

3、600B.C.)(1)秦昭王时，李冰主持修筑都江堰体现的系统观念和实践(300B.C.)西汉漏壶5(3)中国张衡发明水运浑象，研制出自动测量地震的候风地动仪(132年)(2)亚历山大的希罗发明开闭庙门和分发圣水等自动装置(100年)6(4)中国马钧研制出用齿轮传动的自动指示方向的指南车(235年)(5)中国明代宋应星所著《天工开物》记载有程序控制思想(CNC)的提花织机结构图(1637年)7(6)英国J.Watt用离心式调速器控制蒸汽机的速度(1788年)(7)英国J.C.Maxwell发表“论调速器”(OnGovernors)论文(1868年)8(8)

4、英国E.J.Routh建立Routh判据(Routh-HurwitzStabilityCriteria)(1875年)(9)俄国A.M.Lyapunov博士论文“论运动稳定性的一般问题”(1892年)(10)英国J.M.Gray设计出第一艘全自动蒸汽轮船“东方”号(GreatEastern)(1866年)9(11)由徐寿设计的中国第一艘蒸汽轮船“黄鹄”号(L20m,25T,10km/hr)在安庆内军械所下水(1866)。次年，中国第一艘木质明轮蒸汽舰船“恬古”号在江南造船厂下水。操江号(62m×10m),392匹马力，600T排水，备炮9门102.经典控

5、制前期(ThePre-classicalPeriod)(1900-1935)(1)美国福特(FordMotor)汽车公司建成最早的汽车装配流水线(1913)(2)美国N.Minorsky研制出用于船舶驾驶的伺服结构，提出PID控制方法(1922)(3)美国MIT的VannevarBush研制成第一台大型模拟计算机(DifferentialAnalyzer)(1928)V.Bush11(4)美国H.S.Black提出放大器性能的负反馈方法(NegativeFeedbackAmplifier)(1927)H.S.Black12(5)自动控制的基础为闭环控制。

6、控制论的奠基人N.Wiener(1948)给出的定义为：“Feedbackisamethodofcontrollingasystembyinsertingintoittheresultofitspastperformance”简单地说：控制论指的是感觉和机器方面的控制和通讯。控制论就是研究动物（包括人类）、自动机器和有机体的控制和通讯的理论。1948年，美国数学家Wiener在《控制论－关于在动物和机器中控制和通信的科学》中系统地论述了控制理论的一般原理和方法。13维纳：控制科学的鼻祖1894年，维纳出生在美国密苏里州哥伦比亚市的一个犹太人的家庭中190

7、6年，进入土夫兹学院学习(12岁)1909年，获数学学士学位(15岁)1913年,关于数理逻辑的论文获哈佛大学博土学位(19岁)1933年任美国国家科学院院士1948年，发表了划时代的著作《控制论》。控制论指的是感觉和机器方面的控制和通讯。控制论就是研究动物（包括人类）、自动机器和有机体的控制和通讯的理论。在系统工作中，反馈控制给定控制信号使动作装置(器官)动作。动作结果由感觉装置(器官)检测出来，并反馈回去与给定信号相比较。如果比较有偏差，偏差信号会继续控制动作装置(器官)动作，直到偏差信号消失为止。14(6)美国E.Sperry以及C.Mason研制

8、出火炮控制器(1925)，气压反馈控制器(1929)153.经典控制(Class