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自动控制理论发展概况

自动控制(automaticco
trol)是指在没有人直接参与的情况下利用机械以及程序进行的工程生产以及生活应用,于是在此需求下就形成了一种系统,称之为自动控制系统,这是一类力求以尽可能少的人类干预实现尽可能多的自动监视、检测、调节和控制作用以达到预期技术要求的人造系统。而为了更好地让人们学习和应用这个系统,则派生了一门学科,即自动控制理论,研究这类系统的构思、设计、性能、分析,乃至实施和运行的原理和技术。
自动控制理论已经经过了漫长的发展,关于自动控制的历史,早在古代,我国勤劳的劳动人民就凭借生产实践中积累的丰富经验和对控制以及反馈概念的深刻理解以及直观认识,发明了许多蕴含着深刻控自动控制技术的工具。
如果要深入追溯自动控制技术的发展历史,那么早在两千年前中国就有了自动控制技术的萌芽。例如,两千年前我国发明的指南车,就是一种开环自动调节系统。它利用差速齿轮原理,利用齿轮传动系统,根据车轮的转动,由车上木人指示方向。不论车子转向何方,木人的手始终指向南方,“车虽回运而手常指南”。这是最早的自动化控制应用,也是自动化技术的萌芽阶段。
经典控制理论的发展阶段。后来到18世纪,欧洲开始了轰轰烈烈的工业革命,工业迅速发展,这段时间让人们认识到机械运作在工业工程上的巨大便利以及其极高的效率。1788年瓦特为了控制蒸汽机的速度而发明了离心式调速器,又称瓦特调速器或飞球调速器。这是一个闭环控制系统,也是一个反馈调节系统,这一发明为经典控制理论的发展拉开了序幕。控制理论发展的初期,主要是以反馈理论为基础的自动调节原理,主要用于工业控制。于是在工业革命的时期,自动控制技术有一个非常良好的发展环境,在20世纪形成了比较完整的自动控制理论体系,即经典控制理论。经典控制理论的分析方法为复数域方法,以传递函数作为系统数学模型,可通过试验方法建立数学模型,物理概念清晰,得到广泛的工程应用。但是只适应
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f单变量线性定常系统,对系统内部状态缺少了解,且复数域方法研究时域特性,得不到精确的结果。
现代控制理论的发展阶段。因为经典控制理论在实际应用中存在较大的局限性,于是随着科技的发展,20世纪60年代初,以线性代数理论和状态空间分析法为基础的现代控制理论迅速发展起来。在现代控制理论的发展过程中,有很多科学家提出的理论为现代控制理论做出了杰出的贡献,其中具有代表性的有:极大值原理,是20世纪r
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