自動(dòng)控制原理課程介紹

自動(dòng)控制原理杭州電子科技大學(xué)“自動(dòng)控制原理”精品課程課題組/eol/jpk/course/index.jsp?courseId=22202012.092008年度浙江省精品課程2/1/20231主要內(nèi)容自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)概述課程性質(zhì)與定位課程內(nèi)容課程目標(biāo)與其他課程的聯(lián)系課程要求考核方式參考書(shū)目2/1/20232《自動(dòng)控制原理》課程介紹一、自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)概述自動(dòng)化與自動(dòng)控制自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展與人類(lèi)文明進(jìn)步控制科學(xué)與工程學(xué)科我國(guó)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)2/1/20233《自動(dòng)控制原理》課程介紹1、自動(dòng)化與自動(dòng)控制自動(dòng)化（Automation）——機(jī)器或裝置在無(wú)人干預(yù)情況下按指定程序或指令自動(dòng)地進(jìn)行操作或運(yùn)行。廣義上，自動(dòng)化還包括模擬或再現(xiàn)人的智能活動(dòng)。自動(dòng)控制（AutomaticControl）——是關(guān)于受控系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)和運(yùn)行的理論和技術(shù)。2/1/20234《自動(dòng)控制原理》課程介紹兩者的區(qū)別：通常自動(dòng)化主要應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、科學(xué)研究、交通運(yùn)輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)以及家庭等人造系統(tǒng)的控制問(wèn)題；而自動(dòng)控制除了上述研究外，還研究社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生物、環(huán)境等非人造系統(tǒng)的控制問(wèn)題。由于自動(dòng)化與自動(dòng)控制具有明顯的工程特點(diǎn)，一般將本學(xué)科稱(chēng)為控制科學(xué)與工程（ControlScienceandEngineering）。2/1/20235《自動(dòng)控制原理》課程介紹I.早期控制(EarlyControl)

(1400B.C.~1900)(1)

中國(guó)，埃及和巴比倫出現(xiàn)自動(dòng)計(jì)時(shí)漏壺(1400B.C.~1100B.C.)。孫武著《孫子兵法》(600B.C.)西漢漏壺2、自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展與人類(lèi)文明進(jìn)步2/1/20236《自動(dòng)控制原理》課程介紹(2)

秦昭襄王時(shí)(256B.C.)

，李冰主持修筑的都江堰體現(xiàn)并實(shí)踐了系統(tǒng)的觀念，被譽(yù)為“世界水利文化的鼻祖”(聯(lián)合國(guó)評(píng)定的世界重要文化遺產(chǎn))

。天府之國(guó)的由來(lái)：水旱從人，不知饑饉，時(shí)無(wú)荒年，天下謂之“天府”也（《史記》）。2/1/20237《自動(dòng)控制原理》課程介紹(3)亞歷山大的古希臘發(fā)明家、數(shù)學(xué)家希羅（古代最偉大實(shí)驗(yàn)家）進(jìn)行了大量的機(jī)械設(shè)計(jì)，最著名的是希羅汽動(dòng)球，后人稱(chēng)為蒸汽機(jī)的雛形。此外，他還設(shè)計(jì)過(guò)神廟中的自動(dòng)門(mén)、自動(dòng)給水裝置與齒輪組及最早利用風(fēng)能的風(fēng)輪。2/1/20238《自動(dòng)控制原理》課程介紹(4)

中國(guó)東漢張衡發(fā)明水運(yùn)渾象，研制出記里鼓車(chē)和自動(dòng)測(cè)量地震的候風(fēng)地動(dòng)儀(132年)1088年，北宋蘇頌等把渾儀（天文觀測(cè)儀器）、渾象（天文表現(xiàn)儀器）和自動(dòng)計(jì)時(shí)裝置結(jié)合在一起建成了水運(yùn)儀象臺(tái)。記里鼓車(chē)2/1/20239《自動(dòng)控制原理》課程介紹(5)

三國(guó)馬鈞研制出用齒輪傳動(dòng)的自動(dòng)指示方向的指南車(chē)

(235年)諸葛亮的木牛流馬2/1/202310《自動(dòng)控制原理》課程介紹(6)

1637年，中國(guó)明代科學(xué)家宋應(yīng)星（1587-1666）所著《天工開(kāi)物》記載有程序控制思想(CNC)的提花織機(jī)結(jié)構(gòu)圖。2/1/202311《自動(dòng)控制原理》課程介紹(7)1642年，法國(guó)物理學(xué)家（數(shù)學(xué)家、哲學(xué)家、散文家）B.Pascal（1623-1662）發(fā)明了加法器。人的靈魂有兩個(gè)入口：一是理智、一是意志。2/1/202312《自動(dòng)控制原理》課程介紹

(8)

荷蘭數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家惠更斯C.Hugens(1629-1695)利用反饋控制原理發(fā)明了高性能的鐘擺與天文望遠(yuǎn)鏡。2/1/202313《自動(dòng)控制原理》課程介紹(9)

1673年，德國(guó)科學(xué)家G.W.Leibniz(1646-1716)制造了能進(jìn)行加、減、乘、除及開(kāi)方運(yùn)算的計(jì)算器。這是繼帕斯卡加法機(jī)后，計(jì)算工具的又一大進(jìn)步。他還系統(tǒng)地闡述了二進(jìn)制計(jì)數(shù)法，并與中國(guó)的八卦相聯(lián)系，為計(jì)算機(jī)的現(xiàn)代發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1745年，英國(guó)機(jī)械師E.Lee發(fā)明了帶有風(fēng)向控制的風(fēng)磨，利用尾翼來(lái)使主翼對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向。

1765年，俄國(guó)機(jī)械師И.И.波爾祖諾夫發(fā)明了為蒸汽鍋爐水位保持恒定用的浮子式閥門(mén)水位調(diào)節(jié)器。2/1/202314《自動(dòng)控制原理》課程介紹(10)英國(guó)J.Watt基于機(jī)械式調(diào)節(jié)原理，將離心式調(diào)速器與蒸汽機(jī)的閥門(mén)連接起來(lái)，構(gòu)成蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)(1788年)2/1/202315《自動(dòng)控制原理》課程介紹

(11)

英國(guó)天文學(xué)家G.B.Airy（1801-1881)系統(tǒng)的研究了天文望遠(yuǎn)鏡的速度控制，并根據(jù)倒立擺離心力原理，發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。首次提出反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題研究，并利用微分方程來(lái)研究反饋控制動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。光學(xué)儀器的分辨率：（圓孔夫瑯禾費(fèi)衍射時(shí)愛(ài)里斑的半角寬度，即光學(xué)系統(tǒng)最小分辨角）2/1/202316《自動(dòng)控制原理》課程介紹(12)

英國(guó)J.M.Gray設(shè)計(jì)出第一艘全自動(dòng)蒸汽輪船“東方”號(hào)(GreatEastern)(1866年)2/1/202317《自動(dòng)控制原理》課程介紹(13)由徐壽設(shè)計(jì)的中國(guó)第一艘蒸汽輪船“黃鵠”號(hào)(L20m,25T,10km/hr)在安慶內(nèi)軍械所下水(1866)。次年，中國(guó)第一艘木質(zhì)明輪蒸汽艦船“恬古”號(hào)在江南造船廠下水。操江號(hào)(62m×10m),392匹馬力，600T排水，備炮9門(mén)2/1/202318《自動(dòng)控制原理》課程介紹(14)英國(guó)劍橋大學(xué)的物理學(xué)家J.C.Maxwell(1831-1879)于1868年發(fā)表文章“OnGovernors（論調(diào)節(jié)器）”，指出控制系統(tǒng)的品質(zhì)可用微分方程來(lái)描述，動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以利用特征方程根的位置和形式來(lái)研究，成功解決了二階及三階系統(tǒng)的穩(wěn)定性。劍橋大學(xué)的E.J.Routh和德國(guó)的A.Hurwitz分別在1877年和1890年先后獨(dú)立發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定性的代數(shù)判據(jù)，即系統(tǒng)特征方程根具有負(fù)實(shí)部的充分必要條件，解決了多階系統(tǒng)的穩(wěn)定性判斷。2/1/202319《自動(dòng)控制原理》課程介紹(15)

1892年，俄國(guó)數(shù)學(xué)力學(xué)家A.M.Lyapunov完成的博士論文《GeneralProblemoftheStabilityofMotion論運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的一般問(wèn)題》，提出了利用適當(dāng)?shù)哪芰亢瘮?shù)—Lyapunov函數(shù)的正定性及其倒數(shù)的負(fù)定性來(lái)鑒別系統(tǒng)的穩(wěn)定性準(zhǔn)則，從而總結(jié)和發(fā)展了系統(tǒng)的經(jīng)典時(shí)域分析法。2/1/202320《自動(dòng)控制原理》課程介紹(16)法國(guó)數(shù)學(xué)家J.H.Poincaré(1854-1912)為了研究行星軌道和衛(wèi)星軌道的穩(wěn)定性問(wèn)題，在1881～1886年間創(chuàng)立了微分方程的定性理論。他研究了微分方程的解在四種類(lèi)型的奇點(diǎn)（焦點(diǎn)、鞍點(diǎn)、結(jié)點(diǎn)、中心）附近的性態(tài)，并提出根據(jù)解對(duì)極限環(huán)(一種特殊的封閉曲線)的關(guān)系，可以判定解的穩(wěn)定性。此外，龐加萊還在1895年證明了“龐加萊回歸定理”，并開(kāi)創(chuàng)了動(dòng)力系統(tǒng)理論。后人評(píng)價(jià)：整個(gè)地改變了數(shù)學(xué)科學(xué)的狀況，在一切方向上打開(kāi)了新的道路。2/1/202321《自動(dòng)控制原理》課程介紹II.經(jīng)典控制前期(ThePre-classicalPeriod)(1900-1935)(2)

美國(guó)福特(FordMotor)汽車(chē)公司建成最早的汽車(chē)裝配流水線(1913)。(1)

WrightBrothers

于1903年12月17完成了人類(lèi)歷史上首次動(dòng)力飛行，開(kāi)創(chuàng)了航空業(yè)的新篇章。2/1/202322《自動(dòng)控制原理》課程介紹(3)E.Sperry(1860-1930),創(chuàng)立Sperry公司。由他們?cè)O(shè)計(jì)和制造的陀螺儀（gyroscope）和各種控制裝置被廣泛的應(yīng)用到二戰(zhàn)時(shí)期的美軍軍艦、魚(yú)雷、火炮、雷達(dá)和飛機(jī)上。L.Sperry(1892-1923),在1914年的巴黎航展中，成功地演示了陀螺儀全自動(dòng)機(jī)身平衡與穩(wěn)定，為航空業(yè)的快速發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。2/1/202323《自動(dòng)控制原理》課程介紹(4)1922年，美國(guó)N.Minorsky

研制出用于船舶操縱的伺服結(jié)構(gòu)，提出PID控制方法(1922)，證明了從系統(tǒng)的微分方程確定系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法，并成功應(yīng)用于軍艦控制。2/1/202324《自動(dòng)控制原理》課程介紹(5)

美國(guó)E.Sperry以及C.Mason研制出火炮控制器(1925)，氣壓反饋控制器(1929)2/1/202325《自動(dòng)控制原理》課程介紹(6)1927年，美國(guó)H.Black在前往ManhattanWestStreet的上班途中，在Hudson河的LackawannaFerry上靈光一閃，發(fā)明了在當(dāng)今控制理論中占核心地位的負(fù)反饋放大器

(NegativeFeedbackAmplifier)。他的發(fā)明為現(xiàn)代通訊技術(shù)奠定了基礎(chǔ)，1957年獲IEEEMedal。——“毫不夸張地說(shuō)，沒(méi)有Black的發(fā)明，就沒(méi)有今天的長(zhǎng)距離電話和電視網(wǎng)絡(luò)”。H.S.Black（AT&T）貝爾實(shí)驗(yàn)室研究員2/1/202326《自動(dòng)控制原理》課程介紹(7)

美國(guó)MIT的V.Bush研制成第一臺(tái)大型模擬計(jì)算機(jī)(DifferentialAnalyzer)(1928)——美國(guó)現(xiàn)代工程之父，1964年獲美國(guó)總統(tǒng)科學(xué)獎(jiǎng)（NationalMedalofScience）。2/1/202327《自動(dòng)控制原理》課程介紹(8)1932年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的H.Nyquist

提出了一種根據(jù)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)頻率響應(yīng)來(lái)確定閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法：Nyquist穩(wěn)定判據(jù)。2/1/202328《自動(dòng)控制原理》課程介紹(1)

1934年，美國(guó)的H.Hazen發(fā)表“關(guān)于伺服結(jié)構(gòu)理論”(TheoryofServomechanism)

，提出了用于位置控制系統(tǒng)的伺服機(jī)構(gòu)概念，討論了可精確跟蹤變化的輸入信號(hào)的機(jī)電伺服機(jī)構(gòu)，并在MIT建立伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室(ServomechanismLaboratory)

(1939)H.HazenIII.經(jīng)典控制(ClassicalControl)(1935-1950)2/1/202329《自動(dòng)控制原理》課程介紹(2)19世紀(jì)40年代，貝爾實(shí)驗(yàn)室的H.Bode及H.Nyquist

(1940)提出頻率響應(yīng)法，為閉環(huán)控制系統(tǒng)提供了一種可行方法。H.Bode引入了半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系，使頻率特性的繪制工作更加適用于工程設(shè)計(jì)（Bode圖）。H.Bode2/1/202330《自動(dòng)控制原理》課程介紹(3)

美國(guó)Taylor儀器公司的J.G.Ziegler和N.B.Nichols提出PID參數(shù)的最佳調(diào)整法(1942)Ziegler–Nicholstuningmethod

ItisperformedbysettingtheI(integral)andD(derivative)gainstozero.The“P”(proportional)gainisthenincreased(fromzero)untilitreachestheultimategainKu,atwhichtheoutputofthecontrollooposcillateswithaconstantamplitude.KuandtheoscillationperiodTuareusedtosettheP,I,andDgainsdependingonthetypeofcontrollerused.ControlTypeKpKiKdPKu/2--PIKu/2.21.2Kp/Tu-ClassicPIDKu/1.72Kp/TuKpTu/82/1/202331《自動(dòng)控制原理》課程介紹(4)1942年，H.Harris引入傳遞函數(shù)概念。用方框圖、環(huán)節(jié)、輸入和輸出等信息傳輸?shù)母拍顏?lái)描述系統(tǒng)的性能和關(guān)系，把原來(lái)由研究反饋放大器穩(wěn)定性而建立起來(lái)的頻率法，更加抽象化了，也更有普遍意義。(5)

1948年，W.R.Evans建立了一種求特征根的簡(jiǎn)單方法，即根軌跡法(RootLocusMethod)

，在控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)中得到廣泛的應(yīng)用，標(biāo)志著以單輸入線性系統(tǒng)為對(duì)象的經(jīng)典控制研究工作完成。2/1/202332《自動(dòng)控制原理》課程介紹(6)

美國(guó)MIT的N.Wiener（控制論之父）研究隨機(jī)過(guò)程的預(yù)測(cè)，提出了Wiener濾波理論(1942)。1948年，維納發(fā)表《Cybernetics(控制論)》一書(shū)，論述了控制理論的一般方法，推廣了反饋的概念，奠定了控制論（控制理論）這門(mén)新學(xué)科的基礎(chǔ)?！?964年獲美國(guó)國(guó)家科學(xué)勛章N.Wiener,shownherein1954withYukWingLee(left)andAmarG.Bose,discussinganaspectofstatisticalcommunicationtheoryCyberneticsorControlandCommunicationintheAnimalandtheMachines

（控制論或關(guān)于在動(dòng)物和機(jī)器中控制和通訊的科學(xué)）2/1/202333《自動(dòng)控制原理》課程介紹(7)

在貝爾實(shí)驗(yàn)室Bode領(lǐng)導(dǎo)的火炮控制系統(tǒng)研究小組工作的C.Shannon提出繼電器邏輯自動(dòng)化理論(1938)，隨后，他發(fā)表專(zhuān)著《TheMathematicalTheoryofCommunication(通信的數(shù)字理論)》，奠定了信息論的基礎(chǔ)(1948)——信息論之父。C.E.Shannon2/1/202334《自動(dòng)控制原理》課程介紹(8)

1936年，英國(guó)數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家A.M.Turine

（1912-1954）在研究可計(jì)算理論時(shí)提出了圖靈機(jī)（不是一種具體的機(jī)器，而是一種思想模型，可制造一種十分簡(jiǎn)單但運(yùn)算能力極強(qiáng)的計(jì)算裝置，用來(lái)計(jì)算所有能想象得到的可計(jì)算函數(shù)）的設(shè)想。1949年，圖靈成為世界上第一位把計(jì)算機(jī)實(shí)際應(yīng)用于數(shù)學(xué)研究的科學(xué)家。1950年，發(fā)表論文“計(jì)算機(jī)器與智能”，為后來(lái)的人工智能科學(xué)提供了開(kāi)創(chuàng)性的構(gòu)思。提出著名的“圖靈測(cè)試”理論。為紀(jì)念其在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的卓越貢獻(xiàn)而設(shè)立了“圖靈獎(jiǎng)”（計(jì)算機(jī)界的諾貝爾獎(jiǎng)）。圖靈也被譽(yù)為計(jì)算機(jī)科學(xué)之父，人工智能之父。2/1/202335《自動(dòng)控制原理》課程介紹(9)

1944年，美籍匈牙利科學(xué)家、計(jì)算機(jī)之父、博弈論之父VonNeuman

(1903-1957)發(fā)表論文《博弈論與經(jīng)濟(jì)行為》，創(chuàng)立了博弈論Gametheory。1946年，他領(lǐng)導(dǎo)發(fā)明了首臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC。(設(shè)計(jì)思想：二進(jìn)制；按照程序順序地執(zhí)行)馮·諾依曼結(jié)構(gòu)2/1/202336《自動(dòng)控制原理》課程介紹

(10)李郁榮（Y.W.Lee,1904-1989),廣東人，N.Wiener的首位博士生(1930年)，曾任職于清華大學(xué)電機(jī)系（1931-1937），早期為Wiener理論的工程應(yīng)用與推廣作了大量的工作。1946年回到MIT電機(jī)系（1946-1969），與Shannon一起成為該系最知名的兩個(gè)學(xué)科帶頭人。主要工作包括隨機(jī)通訊（statisticalcommunicationtheory）和電路理論，培養(yǎng)了大批電子工程領(lǐng)域中的知名學(xué)者和工程師，被譽(yù)為MIT的最偉大的教育家之一。Y.W.Lee2/1/202337《自動(dòng)控制原理》課程介紹(11)MITRadiationLaboratory在研究SCR-584雷達(dá)控制系統(tǒng)的過(guò)程中，創(chuàng)立了NicholsChartDesignMethod，R.S.Philips的工作OnNoiseinServomechanisms，以及Hurwitz(1947)的數(shù)字控制系統(tǒng)(SampledDataSystem)。L.J.Chu(1913-1973)，畢業(yè)于交通大學(xué)，MIT電機(jī)系教授，RadiationLab雷達(dá)研究最重要的奠基者。2/1/202338《自動(dòng)控制原理》課程介紹(12)H.S.Tsien.Engineering

Cybernetics(工程控制論).1954.錢(qián)學(xué)森奠定了工程控制論的基礎(chǔ)。另外，這一時(shí)期還相繼出版出現(xiàn)了許多有關(guān)經(jīng)典控制的經(jīng)典名著，包括E.S.Smith的AutomaticControlEngineering

(1942)；H.Bode的NetworkAnalysisandFeedbackAmplifier

(1945)；L.A.MacColl的FundamentalTheoryofServomechanisms

(1945)

；H.M.James,N.B.NicholsandR.S.Phillips的

Theoryofservomechanisms(1947)等。2/1/202339《自動(dòng)控制原理》課程介紹IV

現(xiàn)代控制(ModernControl)

(1950-)第二次世界大戰(zhàn)中，火炮、雷達(dá)、飛機(jī)以及通訊系統(tǒng)的控制研究直接推動(dòng)了經(jīng)典控制的發(fā)展。19世紀(jì)50年代后興起的現(xiàn)代控制起源于冷戰(zhàn)時(shí)期的軍備競(jìng)賽，如導(dǎo)彈(發(fā)射、操縱、指導(dǎo)及跟蹤)、衛(wèi)星、航天器和星球大戰(zhàn)等。19世紀(jì)60年代，數(shù)字計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)為復(fù)雜系統(tǒng)的基于時(shí)域分析的現(xiàn)代控制理論提供了可能。2/1/202340《自動(dòng)控制原理》課程介紹(2)

美國(guó)R.E.Bellman提出著名的動(dòng)態(tài)規(guī)劃法(DynamicProgramming)，建立了最優(yōu)控制的基礎(chǔ)(1957)(1)

前蘇聯(lián)L.S.Pontryagin發(fā)表“最優(yōu)過(guò)程數(shù)學(xué)理論”，提出極大值原理(MaximumPrinciple)(1956)L.S.PontryaginR.E.Bellman2/1/202341《自動(dòng)控制原理》課程介紹(3)1958年美國(guó)的E.I.Jury

發(fā)表“數(shù)字控制系統(tǒng)”(Sampled-DataControlSystem)，建立了數(shù)字控制及數(shù)字信號(hào)處理的基礎(chǔ)。(4)

國(guó)際自動(dòng)控制聯(lián)合會(huì)(IFAC)成立(1957)，中國(guó)為發(fā)起國(guó)之一。1960年，第一屆世界大會(huì)(IFACWorldCongress)在莫斯科召開(kāi)，大會(huì)每三年召開(kāi)一次（14th屆1999年北京，17th屆2008年Seoul，18th屆2011年Milano）。(5)

1960年，在美國(guó)自動(dòng)控制聯(lián)合會(huì)第一屆年會(huì)上，首先提出現(xiàn)代控制理論這一名稱(chēng)，研究方法從頻域又回到時(shí)域，標(biāo)志著現(xiàn)代控制理論的正式產(chǎn)生。2/1/202342《自動(dòng)控制原理》課程介紹(6)1960年，美籍匈牙利學(xué)者R.E.Kalman（1930～）發(fā)表一系列經(jīng)典論文，引入狀態(tài)空間法分析系統(tǒng)，提出可控性，可觀測(cè)性和最佳調(diào)節(jié)器等概念，建立最優(yōu)線性最小方差遞推濾波方法，即Kalman

濾波。西方學(xué)術(shù)界公認(rèn)卡爾曼奠定了現(xiàn)代控制理論的基礎(chǔ)。2/1/202343《自動(dòng)控制原理》課程介紹(7)

美國(guó)MIT的ServomechanismLab研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床(1952)2/1/202344《自動(dòng)控制原理》課程介紹(8)

美國(guó)G.Devol研制出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人樣機(jī)(1954)。1959年，被稱(chēng)為機(jī)器人之父的J.Engelberger創(chuàng)立了第一家機(jī)器人公司，UnimationInc——PUMA。2/1/202345《自動(dòng)控制原理》課程介紹(9)

1968年，日本Kawasaki（川崎）公司從Unimation買(mǎi)進(jìn)技術(shù)。目前，Yaskawa（安川）公司已成為世界最大的機(jī)器人公司。機(jī)器人技術(shù)體現(xiàn)了電子控制和驅(qū)動(dòng)，傳感器以及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)一體化的新思想。日本Yaskawa公司的工程師把這叫做Mechatronics

(機(jī)電一體化技術(shù))(1972)2/1/202346《自動(dòng)控制原理》課程介紹

(10)G.S.Brown（1907-1996）,H.Hazen的學(xué)生，數(shù)控機(jī)床之父。1939年，G.Brown為海軍的4名學(xué)員開(kāi)設(shè)了首門(mén)控制課，把自動(dòng)控制引入到正規(guī)的工程教育中。“工程學(xué)生必須全面地接受深層次的科學(xué)訓(xùn)練…科學(xué)主導(dǎo)工程（Sciencedominatesengineering）”，“課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須緊密地結(jié)合起來(lái)”，是G.Brown教授最著名的兩條教育理念。2/1/202347《自動(dòng)控制原理》課程介紹(11)

世界上第一顆人造地球衛(wèi)星(Sputnik)由前蘇聯(lián)發(fā)射成功(1957)Sputnik1wasthefirstartificialsatellitelaunchedintospace1957.Laika.Sputnik22/1/202348《自動(dòng)控制原理》課程介紹Oct.4,1957:LaunchoftherocketcarryingSputnik,thefirstman-madesatellite.Photosofthelaunchwerenotinitiallyreleased.Thisphotoistakenfroma1967Sovietdocumentaryfilm.K.S.Pavlovitch(1906-1966),RussianspacecraftdesignerandheaderoftheVostokandVoskhodprojects.2/1/202349《自動(dòng)控制原理》課程介紹(12)

蘇聯(lián)東方-１號(hào)飛船載著加加林進(jìn)入人造地球衛(wèi)星軌道，人類(lèi)宇航時(shí)代開(kāi)始了(1961)1961,attheageof27,Gagarinlefttheearth.ItwasAprilthe12th,9.07Moscowtime(launch-site,Baikonur).108minuteslater,hewasback.Theperiodoforbitalrevolutionwas89:34minutes(thisfigurewas"calculatedbyelectroniccomputers").Themissionsmaximumflightaltitudewas327000meters.Themaximumspeedreachedwas28260kilometersperhour.AstampissuedbyRussiatomemorizeY.GagarinCapsuleusedinfirstmannedorbitofearthIn1961,thefirsthumantopilotaspacecraft,YuriGagarin,waslaunchedbytheSovietUnionaboardVostokI.2/1/202350《自動(dòng)控制原理》課程介紹(13)

1963年,美國(guó)UCBerkeley的L.Zadeh

與C.Desoer

發(fā)表了LinearSystems----AStateSpaceApproach。1965年，L.

Zadeh提出了模糊集合和模糊控制概念。C.Desoer2/1/202351《自動(dòng)控制原理》課程介紹

1943年，W.S.MeCulloch和W.Pitts提出了神經(jīng)元模型，稱(chēng)為MP模型。20世紀(jì)60年代，Kilmae和MeCulloch等將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到阿波羅登月計(jì)劃中。

1974年，英國(guó)的Mamdani首先把模糊集理論用于鍋爐和蒸汽機(jī)的控制。模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等智能控制理論直接研究控制器本身，采用定性和定量相結(jié)合、數(shù)學(xué)與直覺(jué)推理相結(jié)合的工程方法，系統(tǒng)獲取的不僅僅是數(shù)學(xué)信息，也包括符合、文字等自語(yǔ)言，因此不要求對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，進(jìn)一步提高了對(duì)復(fù)雜難以建模對(duì)象的控制水平。2/1/202352《自動(dòng)控制原理》課程介紹(14)

1966年，前蘇聯(lián)發(fā)射“月球”9號(hào)探測(cè)器，首次在月面軟著陸成功。1969年，美國(guó)“阿波羅”11號(hào)把宇航員N.A.Armstrong送上月球。N.A.Armstrong2/1/202353《自動(dòng)控制原理》課程介紹(15)

瑞典KarlJ.Astrom提出最小二乘辯識(shí)，解決了線性定常系統(tǒng)參數(shù)估計(jì)問(wèn)題和定階方法(1967)。六年后，他又提出自啟調(diào)節(jié)器，建立了自適應(yīng)控制的基礎(chǔ)。Astrom于1993年獲得IEEEMedalofHonor。K.J.Astrom(16)英國(guó)H.HRosenbrock

發(fā)表StateSpaceandMultivariableTheory(1970)。加拿大W.MWonham發(fā)表LinearMultivariableControl:AGeometricApproach(1974)。2/1/202354《自動(dòng)控制原理》課程介紹(17)

美國(guó)的M.E.Merchant提出計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的概念ComputerIntegratedManufacturingSystems(CIMS)

(1969)2/1/202355《自動(dòng)控制原理》課程介紹(18)

1971年，美國(guó)初步建成ARPA計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

(19)

1976年，日本Fanuc公司研制出由加工中心和工業(yè)機(jī)器人組成的柔性制造單元。2/1/202356《自動(dòng)控制原理》課程介紹(20)

美國(guó)R.Brockett提出用微分幾何研究非線性控制系統(tǒng)(1976)，意大利A.Isidori出版(NonlinearControlSystems)

(1985)。R.Brockett2/1/202357《自動(dòng)控制原理》課程介紹(21)

美國(guó)A.Bryson

和Y.C.Ho

（何毓琦）發(fā)表AppliedOptimalControl

(1969)。

1983年，Y.C.Ho

和X.R.Cao（曹希仁）等提出離散事件系統(tǒng)理論。A.BrysonYuC.Ho2/1/202358《自動(dòng)控制原理》課程介紹(22)

加拿大G.Zames提出H∞

魯棒控制設(shè)計(jì)方法(1981年)(23)

美國(guó)“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)首次發(fā)射成功(1981年)G.Zames2/1/202359《自動(dòng)控制原理》課程介紹1986年1月28日，美國(guó)“挑戰(zhàn)者”號(hào)航天飛機(jī)升空后爆炸。

2003年2月1日，美國(guó)“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)返回地球，但是在著陸前不幸發(fā)生意外，航天飛機(jī)解體墜毀。哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)2/1/202360《自動(dòng)控制原理》課程介紹(24)

中國(guó)批準(zhǔn)實(shí)施863高技術(shù)計(jì)劃，包括自動(dòng)化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）和智能機(jī)器人兩個(gè)主題(1986)2/1/202361《自動(dòng)控制原理》課程介紹(25)

旅行者Voyager一號(hào)、二號(hào)（均在1977年發(fā)射）開(kāi)始走出太陽(yáng)系，對(duì)茫茫太空進(jìn)行探索。2/1/202362《自動(dòng)控制原理》課程介紹(26)

1996年，火星探路者（MarsPathfinder,MPF）于1997年07月04日在火星表面軟著陸，它攜帶的Sojourner火星探測(cè)器是人類(lèi)送往火星的第一部火星車(chē)。2/1/202363《自動(dòng)控制原理》課程介紹(27)

2003年6月10日，勇氣號(hào)火星探測(cè)器發(fā)射成功；同月25日，機(jī)遇號(hào)發(fā)射成功。2004年美國(guó)東部標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間1月3日和24日分別登上火星。勇氣號(hào)火星探測(cè)器機(jī)遇號(hào)火星探測(cè)器2/1/202364《自動(dòng)控制原理》課程介紹(28)神舟飛船（1999，2001，2002，2002，2003楊利偉，2005，2008，2012），嫦娥計(jì)劃（2007，2010）神舟六號(hào)嫦娥一號(hào)2/1/202365《自動(dòng)控制原理》課程介紹現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)：(a)加利弗尼亞能源網(wǎng)，

(b)NFSNET因特網(wǎng)的中樞。2/1/202366《自動(dòng)控制原理》課程介紹北美的UUNET網(wǎng)絡(luò)中樞2/1/202367《自動(dòng)控制原理》課程介紹舊金山灣地區(qū)的飛機(jī)出入路線2/1/202368《自動(dòng)控制原理》課程介紹戰(zhàn)場(chǎng)管理示意圖，表示在不同的空間和地面之間的分布式指揮與控制2/1/202369《自動(dòng)控制原理》課程介紹2/1/202370《自動(dòng)控制原理》課程介紹2/1/202371《自動(dòng)控制原理》課程介紹KUKAIndustrialRobots(Germany

)beingusedatabakeryforfoodproductionandusedformaterialhandlinginflatglassindustrial.2/1/202372《自動(dòng)控制原理》課程介紹未來(lái)車(chē)輛基本功能的主要組成部分2/1/202373《自動(dòng)控制原理》課程介紹F-18戰(zhàn)斗機(jī)，批量生產(chǎn)的首先使用“線傳操控(fly-by-wire，F(xiàn)BW)”技術(shù)的軍用戰(zhàn)斗機(jī)之一。X-45無(wú)人駕駛飛機(jī)(UCAV)F-18戰(zhàn)斗機(jī)2/1/202374《自動(dòng)控制原理》課程介紹德國(guó)基爾霍瓦茲船廠制造的“U33”號(hào)潛艇，造價(jià)高達(dá)16億歐元。原料采用高強(qiáng)度低磁不銹鋼、56米長(zhǎng)、水滴形流線型、最新型的動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)。德國(guó)海軍的最新驕傲，世界上最先進(jìn)的潛艇。

“U33”號(hào)潛艇2/1/202375《自動(dòng)控制原理》課程介紹現(xiàn)代傳感器技術(shù)的例子：

(左)1024×1024的

CCD(光電耦合器)陣列

(右)傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)(sensorwebpod)2/1/202376《自動(dòng)控制原理》課程介紹SeagateBarracuda36ES2磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器SonyAIBO機(jī)器狗2/1/202377《自動(dòng)控制原理》課程介紹由ComputerMotionInc.開(kāi)發(fā)的機(jī)器人外科手術(shù)系統(tǒng)ZEUSTM，能完成遠(yuǎn)程的創(chuàng)口最小的顯微手術(shù)。機(jī)器人外科手術(shù)系統(tǒng)ZEUSTM2/1/202378《自動(dòng)控制原理》課程介紹哺乳動(dòng)物細(xì)胞的生長(zhǎng)信號(hào)傳輸線路示意圖2/1/202379《自動(dòng)控制原理》課程介紹果蠅的飛行行為：

A.成年果蠅飛行的動(dòng)畫(huà)顯示用于飛行的三個(gè)主要傳感器：眼睛，觸角，平衡器（檢測(cè)旋轉(zhuǎn)角度）。

B.有和沒(méi)有內(nèi)部目標(biāo)時(shí)，飛過(guò)1米圓域的飛行軌跡例子。

C.飛行系統(tǒng)的控制模型框圖。

2/1/202380《自動(dòng)控制原理》課程介紹F180英式機(jī)器人足球賽2/1/202381《自動(dòng)控制原理》課程介紹國(guó)產(chǎn)巨型“銀河III”計(jì)算機(jī)

2/1/202382《自動(dòng)控制原理》課程介紹三峽大壩2/1/202383《自動(dòng)控制原理》課程介紹(29)IEEEControlSystemsAward獲得者2/1/202384《自動(dòng)控制原理》課程介紹2/1/202385《自動(dòng)控制原理》課程介紹2/1/202386《自動(dòng)控制原理》課程介紹(30)二十世紀(jì)自動(dòng)控制領(lǐng)域中最有影響的25篇經(jīng)典論文（25seminalpapersincontrol）[1]NYQUIST,H.,"Regenerationtheory,"BellSyst.Tech.J.,Vol.11,pp.126-147,1932[2]BLACK,H.S.,"Stabilizedfeedbackamplifiers,"BellSyst.Tech.J.,Vol.14,pp.1-18,1934[3]BODE,H.W.,"Relationsbetweenattenuationandphaseinfeedbackamplifierdesign,"BellSyst.Tech.J.,Vol.19,pp.421-454,1940[4]WIENER,N.,"Thelinearfilterforasingletimeseries-ChapterIII",from:Extrapolation,Interpolation,andSmoothingofStationaryTimeSeries,pp.81-103,1949[5]EVANS,W.R.,"Controlsystemsynthesisbyrootlocusmethod,"Trans.Amer.InstituteofElectricalEngineers,Vol.69,pp.66-69,1950[6]BELLMAN,R.,"Thestructureofdynamicprogrammingprocesses,"Chapter3of"DynamicProgramming,“PrincetonUniversityPress,PrincetonNJ,pp.81-89,1957[7]PONTRYAGIN,L.S.,"Optimalcontrolprocesses,"UspekhiMat.Nauk,USSR,Vol.14,pp.3-20,1959.(Englishtranslation:Amer.Math.SocietyTrans.,Series2,vol.18,pp.321-329,1961.)[8]KALMAN,R.E."Contributionstothetheoryofoptimalcontrol,"Bol.Soc.Mat.Mexicana,Vol.5,pp.102-119,19602/1/202387《自動(dòng)控制原理》課程介紹[9]KALMAN,R.E."Anewapproachtolinearfilteringandpredictionproblems,"Trans.ASME(J.BasicEngineering),Vol.82D,pp.35-45,1960[10]FELDBAUM,A.A.,"Dualcontroltheory,PartsIandII",AutomationandRemoteControl,Vol.21,pp.874-880&pp.1033-1039,1961(RussianoriginalsdatedSeptember1960,1240-1249andNovember1960,pp.1453-1464)[11]POPOV,V.M.,"Absolutestabilityofnonlinearsystemsofautomaticcontrol,"Auto.RemoteControl,Vol.22,pp.857-875,1962(RussianoriginaldatedAugust1961,pp.961-979)[12]BRYSON,A.E.andDENHAM,W.F.,"Asteepest-ascentmethodforsolvingoptimumprogrammingproblems,"Trans.ASME.,J.Appl.Mechanics,pp.247-257,1962[13]YAKUBOVICH,V.A.,"Solutionofcertainmatrixequationsappearinginautomaticcontrol,"DAN(Doklady

Akademii

NaukSSSR),Vol.143,pp.1304-1307,1962[14]KALMAN,R.E.,"Mathematicaldescriptionoflineardynamicalsystems,"SIAMJ.Control,Vol.1,pp.152-192,1963[15]ZAMES,G.,"Ontheinput-outputstabilityoftime-varyingnonlinearfeedbacksystems--PartI:Conditionsderivedusingconceptsofloopgain,conicity,andpositivity;PartII:Conditionsinvolvingcirclesinthefrequencyplaneandsectornonlinearities,"IEEETrans.onAutomaticControl,Vol.11,pp.228-238,&pp.465-476,1966[16]LaSALLE,J.P.,"Aninvarianceprincipleinthetheoryofstability,"inDifferentialEquationsandDynamicalSystems,"J.Hale&J.P.LaSalle,Eds.,AcademicPress,pp.277-286,19672/1/202388《自動(dòng)控制原理》課程介紹[17]WONHAM,W.M.andMORSE,A.S.,"Decouplingandpoleassignmentinlinearmultivariablesystems:Ageometricapproach,"SIAMJ.Control,Vol.8,pp.1-18,1970[18]BROCKETT,R.W.,"Systemtheoryongroupmanifoldsandcosetspaces,"SIAMJ.Control,Vol.10,pp.265-284,1972[19]SUSSMANN,H.J.andJURDJEVIC,V.,"Controllabilityofnonlinearsystems,"J.Diff.Eqns.,Vol.12,pp95-116,1972[20]WILLEMS,J.C.,"Dissipativedynamicalsystems-PartI:Generaltheory,"Arch.Ratl.Mech.andAnalysis,Vol.45,pp321-351,1972[21]ASTROM,K.J.andWITTENMARK,B."Onself-tuningregulators,"Automatica,Vol.9,pp.185-199,1973[22]HERMANN,R.andKRENER,A.J.,"Nonlinearcontrollabilityandobservability,"IEEETrans.onAutomaticControl,Vol.22,pp.728-740,1977[23].LJUNG,L.,"Analysisofrecursivestochasticalgorithms,"IEEETrans.AutomaticControl,Vol.22,pp.551-575,1977[24]GOODWIN,G.C.,RAMAGE,P.J.andCAINESP.E.,"Discretetimemultivariableadaptivecontrol,"IEEETrans.onAutomaticControl,Vol.25,pp.449-456,1980[25]ZAMES,G.,"Feedbackandoptimalsensitivity:modelreferencetransformations,multiplicativeseminorms,andapproximateinverses,"IEEETrans.onAutomaticControl,Vol.26,pp.301-320,19812/1/202389《自動(dòng)控制原理》課程介紹3、控制科學(xué)與工程學(xué)科（一級(jí)學(xué)科）控制科學(xué)與工程的核心問(wèn)題是信息，包括信息提取、信息傳播、信息處理、信息存貯和信息利用。我國(guó)自動(dòng)化本科專(zhuān)業(yè)：自動(dòng)化系、控制系、信息與控制工程系。2/1/202390《自動(dòng)控制原理》課程介紹控制科學(xué)與工程（一級(jí)學(xué)科）控制理論與控制工程檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置模式識(shí)別與智能系統(tǒng)系統(tǒng)工程飛行器導(dǎo)航制導(dǎo)與控制數(shù)學(xué)運(yùn)籌學(xué)與控制論2/1/202391《自動(dòng)控制原理》課程介紹4、我國(guó)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)多學(xué)科交叉特點(diǎn)——利于培養(yǎng)寬口徑人才突出的方法論特點(diǎn)——利于培養(yǎng)創(chuàng)新人才系統(tǒng)、集成的特點(diǎn)——利于培養(yǎng)將才、帥才2/1/202392《自動(dòng)控制原理》課程介紹胡錦濤，清華大學(xué)水利工程系河川樞紐電站專(zhuān)業(yè)江澤民，上海交通大學(xué)電機(jī)系李鵬，前蘇聯(lián)莫斯科動(dòng)力學(xué)院水力發(fā)電系吳邦國(guó)，清華大學(xué)無(wú)線電電子學(xué)系電真空器件專(zhuān)業(yè)朱镕基，清華大學(xué)電機(jī)系電機(jī)制造專(zhuān)業(yè)賈慶林，河北工學(xué)院電力系電機(jī)電器設(shè)計(jì)與制造專(zhuān)業(yè)曾慶紅，北京工業(yè)學(xué)院自動(dòng)控制系吳官正，清華大學(xué)動(dòng)力系熱工測(cè)量及自動(dòng)控制專(zhuān)業(yè)李長(zhǎng)春,哈爾濱工業(yè)大學(xué)電機(jī)系工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)黃菊，清華大學(xué)電機(jī)系電機(jī)制造專(zhuān)業(yè)2/1/202393《自動(dòng)控制原理》課程介紹二、課程性質(zhì)與定位廣義科學(xué)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)自動(dòng)化科學(xué)的定位與任務(wù)自動(dòng)化技術(shù)的定位與任務(wù)自動(dòng)化與自動(dòng)科學(xué)技術(shù)的關(guān)系“自動(dòng)控制原理”的課程性質(zhì)與定位2/1/202394《自動(dòng)控制原理》課程介紹1、廣義科學(xué)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)2/1/202395《自動(dòng)控制原理》課程介紹2、自動(dòng)化科學(xué)的定位與任務(wù)定位：一門(mén)技術(shù)科學(xué)、一門(mén)應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)研究的基本任務(wù)：為自動(dòng)化技術(shù)（包括設(shè)計(jì)、制造、控制和管理計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS、計(jì)算機(jī)集成過(guò)程控制系統(tǒng)CIPS等先進(jìn)自動(dòng)化系統(tǒng)）和控制工程（包括控制航天器這樣的設(shè)備）提供科學(xué)理論基礎(chǔ)。

致力于帶有一定普遍性或共性的新的控制原理和新的系統(tǒng)方法的研究，使其在實(shí)際控制工程和自動(dòng)化技術(shù)中發(fā)揮創(chuàng)新的作用。2/1/202396《自動(dòng)控制原理》課程介紹3、自動(dòng)化技術(shù)的定位與任務(wù)定位：一門(mén)工程應(yīng)用技術(shù)研發(fā)的基本任務(wù)：

一方面將自動(dòng)化科學(xué)原理與方法轉(zhuǎn)換為工程實(shí)用技術(shù)（包括工具和手段），使之能應(yīng)用于工程實(shí)際，將自動(dòng)化科學(xué)的研究成果迅速轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)力；

另一方面將工程實(shí)際中遇到的技術(shù)問(wèn)題提煉、抽象成為科學(xué)問(wèn)題，為自動(dòng)化科學(xué)研究提供新的研究對(duì)象。2/1/202397《自動(dòng)控制原理》課程介紹4、自動(dòng)化與自動(dòng)科學(xué)技術(shù)的關(guān)系

——相互依存關(guān)系自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)是自動(dòng)化的源泉與基礎(chǔ)；

其物化是自動(dòng)化設(shè)備與系統(tǒng)；

其應(yīng)用包括自動(dòng)化設(shè)計(jì)、自動(dòng)化制造、自動(dòng)化工程、自動(dòng)化管理、自動(dòng)化決策、自動(dòng)化運(yùn)行等。

自動(dòng)化（應(yīng)用）

是自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)的用武之地；

是自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生的主要用武之地。2/1/202398《自動(dòng)控制原理》課程介紹5、“自動(dòng)控制原理”的課程性質(zhì)與定位自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課、學(xué)位課、考研主要專(zhuān)業(yè)課程；屬于自動(dòng)化科學(xué)范疇，研究一些共性的、具有普遍規(guī)律的問(wèn)題。2/1/202399《自動(dòng)控制原理》課程介紹控制理論是應(yīng)用基礎(chǔ)理論具有鮮明的時(shí)代性，強(qiáng)調(diào)對(duì)實(shí)踐的指導(dǎo)作用

總是和社會(huì)的重大需求緊密聯(lián)系在一起的。人們總是把當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的技術(shù)用作自動(dòng)化技術(shù)的主要內(nèi)容，這就要求理論必須指導(dǎo)實(shí)踐。應(yīng)用數(shù)學(xué)的許多成就都會(huì)被自動(dòng)化學(xué)科所應(yīng)用。控制理論是關(guān)于系統(tǒng)的理論

強(qiáng)調(diào)從“系統(tǒng)”（整體）的角度來(lái)分析、研究和實(shí)現(xiàn)各種目標(biāo)，而不單是其中的部件的性能。控制理論具有多學(xué)科交叉融合的特征

離不開(kāi)信息技術(shù)、電氣技術(shù)、數(shù)學(xué)以及被控對(duì)象的相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)。2/1/2023100《自動(dòng)控制原理》課程介紹學(xué)習(xí)控制論的重要意義1999年，我國(guó)著名的控制論專(zhuān)家、前中國(guó)工程院院長(zhǎng)宋健院士在第14屆

IFACWorldCongress的報(bào)告中指出：控制論的理論、概念和方法在計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了40年前主要為工業(yè)生產(chǎn)和軍事裝備的服務(wù)范圍，廣泛應(yīng)用到政治、軍事和社會(huì)科學(xué)的各領(lǐng)域。過(guò)去20多年，經(jīng)濟(jì)學(xué)家從控制論中得益而獲得新成就是有目共睹的。原屬于控制論科學(xué)中的專(zhuān)業(yè)概念和術(shù)語(yǔ)，如正負(fù)反饋、系統(tǒng)分析、非線性系統(tǒng)、系統(tǒng)工程等已被自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)等各學(xué)科所接收和采用，并在完全不同學(xué)科中引導(dǎo)出令人意外的新發(fā)現(xiàn)。很多大學(xué)多把控制理論列為所有工科和部分社會(huì)科學(xué)學(xué)生的必修課。2/1/2023101《自動(dòng)控制原理》課程介紹宋健院士還指出：近年來(lái)，讓控制科學(xué)家最為興奮的是，許多政治家和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人開(kāi)始理解控制論中的理論、概念和方法的重要性，他們中的許多人在演講或論文中廣泛使用控制論的語(yǔ)言去闡述社會(huì)政治問(wèn)題。當(dāng)他們遇到某些棘手的政治問(wèn)題時(shí)，時(shí)常寄希望于系統(tǒng)科學(xué)家伸出援助之手，即使后者的研究工作從來(lái)未涉及政治問(wèn)題。宋健院士的精辟論述說(shuō)明，控制科學(xué)與工程學(xué)科已經(jīng)滲透到多個(gè)不同的學(xué)科，不但在自然科學(xué)和工程科學(xué)領(lǐng)域，而且在社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域也有廣泛和成功的應(yīng)用，已經(jīng)成為多個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)力。2/1/2023102《自動(dòng)控制原理》課程介紹三、課程內(nèi)容課堂講授部分（72學(xué)時(shí)）自動(dòng)控制的一般概念(第一章)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型(第二章)線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法(第三章)線性系統(tǒng)的根軌跡法(第四章)線性系統(tǒng)的頻率分析法(第五章)線性系統(tǒng)的校正方法(第六章)數(shù)字控制系統(tǒng)分析(第七章)非線性控制系統(tǒng)分析(第八章)2/1/2023103《自動(dòng)控制原理》課程介紹實(shí)驗(yàn)部分（6學(xué)時(shí)）倒立擺控制系統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)典型一階、二階系統(tǒng)及其階躍響應(yīng)二階系統(tǒng)頻率特性測(cè)量2/1/2023104《自動(dòng)控制原理》課程介紹四、課程目標(biāo)要求初步掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念與原理掌握經(jīng)典控制理論中的主要系統(tǒng)分析方法掌握其校正與設(shè)計(jì)技術(shù)，了解其應(yīng)用通過(guò)對(duì)自動(dòng)控制基本理論的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，使學(xué)生不僅加深對(duì)控制問(wèn)題本身的理解，而且了解到目前所學(xué)內(nèi)容的某些應(yīng)用方面和進(jìn)一步研究的方向，為今后的研究與技術(shù)工作奠定良好的理論基礎(chǔ)。2/1/2023105《自動(dòng)控制原理》課程介紹五、與其它課程的聯(lián)系基礎(chǔ)知識(shí)：高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、復(fù)變函數(shù)與積分變換、信號(hào)與系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)。后續(xù)課程：現(xiàn)代控制理論、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、智能控制等；有關(guān)采樣控制的內(nèi)容放在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程講授。后續(xù)實(shí)踐環(huán)節(jié)：自動(dòng)控制理論課程設(shè)計(jì)、工程訓(xùn)練、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)。

2/1/2023106《自動(dòng)控制原理》課程介紹六、課程要求按時(shí)上課，認(rèn)真聽(tīng)講，遵守課堂紀(jì)律按時(shí)、獨(dú)立完成作業(yè)遇到問(wèn)題及時(shí)解決（老師、同學(xué)、圖書(shū)館）多看參考書(shū)，多方面理解課程內(nèi)容勤于思考、善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題注意理論學(xué)習(xí)和實(shí)際應(yīng)用之間的聯(lián)系2/1/2023107《自動(dòng)控制原理》課程介紹七、考核方式平時(shí)考勤、課堂測(cè)驗(yàn)和作業(yè)上交、完成情況10％（三次點(diǎn)名不到或兩次作業(yè)不交者取消考試資格）期中考試成績(jī)20％期末考試成績(jī)70％2/1/2023108《自動(dòng)控制原理》課程介紹八、參考書(shū)目胡壽松.自動(dòng)控制原理（第4版）.北京:科學(xué)出版社,2002李友善.自動(dòng)控制原理（上冊(cè)）.北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1989吳麒.自動(dòng)控制原理.北京：清華大學(xué)出版社，1992夏德鈐,翁貽方.自動(dòng)控制理論.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004鄒伯敏.自動(dòng)控制理論（第3版）.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011[美]KatsuhikoOgata著.現(xiàn)代控制工程（第四版）.盧伯英，于海勛譯.北京:電子工業(yè)出版社,2005R.C.DorfandR.H.Bishop.ModernControlSystems.10thEdition,Prentice-Hall,2005

G.F.Franklin,J.D.Powell,andA.Emami-Naeini.FeedbackControlofDynamicSystems.3rdEdition,Addison-Wesley,19942/1/2023109《自動(dòng)控制原理》課程介紹補(bǔ)充閱讀教材S.Bennett.

AHistoryofControlEngineering:1800-1930.London:PeterPeregrinus,

1986.A.Levis,S.Marcus,W.Perkins,etal.Challengestocontrol:Acollectiveview.IEEETrans.AutomaticControl,32

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275-285,1987.C.Francis.Systemicsandcyberneticsinahistoricalperspective.SystemsResearchandBehavioralScience,16:203-219,1999.D.Bernstein,L.Bushnell.

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22(2):21-23,2002.D.Bernstein.OttoMayr:contributionstothehistoryoffeedbackcontrol.IEEEControlSystemsMagazine,

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22(2):53-68,2002.R.Murray,K.Astrom,S.Boyd,etal.Futuredirectionsincontrolinaninformation-richworld.IEEEControlSystemsMagazine,

23(2):20-33,2003.陳虹,馬彥譯.信息爆炸時(shí)代的控制.北京:科學(xué)出版社,2004.2/1/2023110《自動(dòng)控制原理》課程介紹瓦特完成了對(duì)蒸汽機(jī)的整套發(fā)明過(guò)程。經(jīng)過(guò)他的一系列重大的發(fā)明和改進(jìn)，使蒸汽機(jī)的效率提高到原來(lái)紐科門(mén)機(jī)的3倍多，而且配套齊全、性能優(yōu)良、切合實(shí)用。瓦特由此博得了第一部現(xiàn)代蒸汽機(jī)——高效率瓦特蒸汽機(jī)的發(fā)明者稱(chēng)號(hào)。瓦特（JamesWatt,1736～1819）英國(guó)發(fā)明家、工程師。1753年他在家鐘表店學(xué)手藝。15歲學(xué)完了《物理學(xué)原理》并獲得了豐富的木工、金屬冶煉和加工等工藝技術(shù)。1753年他在一家鐘表店學(xué)手藝，又跟有名的機(jī)械師摩爾根當(dāng)學(xué)徒。經(jīng)過(guò)刻苦學(xué)習(xí)，努力實(shí)踐，他已能制造難度較高的象限儀、羅盤(pán)、經(jīng)緯儀等。1756年在格拉斯哥大學(xué)當(dāng)了儀器修理員。1765年發(fā)明了把冷凝過(guò)程從汽缸中分離出來(lái)的分離式冷凝器。冷凝器的發(fā)明在蒸汽機(jī)的發(fā)展中起了關(guān)鍵性的作用。1768年他制成了一臺(tái)單動(dòng)作蒸汽機(jī)。1781年，發(fā)明了行星式齒輪，將蒸汽機(jī)活塞的往運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。1782年發(fā)明了大動(dòng)力的“雙動(dòng)作蒸汽機(jī)”并獲得專(zhuān)利。1784年發(fā)明了平行運(yùn)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)，解決了雙動(dòng)作蒸汽機(jī)的結(jié)構(gòu)問(wèn)題。1788年發(fā)明了離心式調(diào)速器和節(jié)氣閥，用來(lái)自動(dòng)控制蒸汽機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。1790年發(fā)明了蒸汽機(jī)配套用壓力計(jì)。2/1/2023111

麥克斯韋的另一項(xiàng)重要工作是籌建了劍橋大學(xué)的第一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)室——著名的卡文迪許實(shí)驗(yàn)室（CavendishLaboratory）。該實(shí)驗(yàn)室對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了極其重要的影響，眾多著名科學(xué)家都曾在該實(shí)驗(yàn)室工作過(guò)?？ㄎ牡显S實(shí)驗(yàn)室甚至被譽(yù)為“諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者的搖籃”。作為該實(shí)驗(yàn)室的第一任主任，麥克斯韋在1871年的就職演說(shuō)中對(duì)實(shí)驗(yàn)室未來(lái)的教學(xué)方針和研究精神作了精彩的論述，是科學(xué)史上一個(gè)具有重要意義的演說(shuō)。麥克斯韋的本行是理論物理學(xué)，但他卻清楚地知道實(shí)驗(yàn)稱(chēng)雄的時(shí)代還沒(méi)有過(guò)去。他批