控制理论发展简史.doc

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1、控制理论发展简史控制理论经过数十年世界范围的发展，研究成果十分丰富，其中一些研究经过不断发展完善已经成为成熟的独立学科，还有一些研究经过-•段吋间的繁荣昌盛，大大促进了控制理论的发展，完成了其历史使命，现在看起来，其木身的理论及应用价值却是有限的。当前，控制理论己渗透到几乎所有工程技术领域，新的问题、专题及学科分支大量涌现，五彩缤纷，但也使人有迎接不暇，无所适从之感。当前，高新技术的发展提出了形形色色的新问题，难度大，亟待解决。面对这些新问题，现有的控制理论常常显得无能为力，使得一些问题甚至等不到理论上的准备及指点，已在实际中用各种技术手段着手加以解决了。控制理论

2、发展的历史可追溯到十八世纪中叶英国的第一次技术革命。1765年，瓦特(JamsWate,1736〜1819)发明了蒸汽机，进而应用离心式飞锤调速器原理控制蒸汽机，标志着人类以蒸汽机为动力的机械化时代的开始。后来，工程界用自动控制理论讨论调速系统的稳定性问题。1868年发表的〃关于调节器〃一文中指出，控制系统的品质可用微分方程来描述，系统的稳定性可用特征方程根的位置和形式来研究。1872年劳斯(E.J.Routh,1831〜1907)和1890年赫尔维茨(IIurwitE先后找到了系统稳定性的代数判据，即系统特征方程根具有负实部的充分必要条件。1892年俄国学者李亚

3、普诺夫(1857〜1918)发表了〃论运动稳定性的一般问题〃的博士论文，提出了用适当的能量函数-李亚普诺夫函数的正定性及其倒数的负定性來鉴别系统的稳定性准则，从而总结和发展了系统的经典时域分析法。随着通讯及信息处理技术的迅速发展，电气工程师们发展了以实验为基础的频率响应分析法，1932年美国贝尔实验室工程师奈奎斯特发表了反馈放大器稳定性的著名论文，给出了系统稳定性的奈奎斯特判据。后来，苏联学者米哈依洛夫乂把奈奎斯特判据推广到条件稳定和开环不稳定系统的一般情况。在二次大战期间，由于军事上需要，雷达及火力控制系统有较大发展，频率法被推广到离散系统、随机过程和非线性系统

4、中。美国著名的控制论创始人维纳(N.Wiener,1894〜1964)系统地总结了前人的成果,1948年发表了〃控制论-或关于在动物和机器中控制和通讯的科学〃著作，书中论述了控制理论的一般方法，推广了反馈的概念，为控制理论这门学科的产生奠定了基础。随着生产的发展，控制技术也在不断的发展。尤其是计算机的更新换代，更加推动了控制理论不断地向前发展。控制理论的发展过程一般可分为三个阶段：第一阶段时间为本世纪40〜60年代，称为〃古典控制理论〃时期，古典控制理论主要是解决单输入单输出问题。主要采用传递函数、频率特性、根轨迹为基础的频域分析方法，所研究的系统多半是线性定常系

5、统，对菲线性系统，分析时采用的相平而法一般也不超过两个变量。古典控制理论能够较好的解决生产过程中的单输入单输出问题。这一时期的主要代表人物有伯徳(H.W.Bode,1905〜)和伊文思(W.R.Evans)o伯德于1945年提出了简便而又实用的伯德图法。1948年，伊文思提出了直观而又形象的根轨迹法。第二阶段时间为本世纪的60〜70年代，称为〃现代控制理论〃时期。这个时期，由于计算机的飞速发展，推动了空间技术的发展。古典控制理论中的高阶微分方程可转化为一阶微分方程组，用以描述系统的动态过程，即所谓状态空间法。这种方法可以解决多输入多输出问题。系统既可以是线性的、定

6、常的，也可以是非线性的、时变的。