自動(dòng)控制原理 課件 1.1引言

1.1引言

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)和理論已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測(cè)、交通管理、軍事裝備、空間技術(shù)、核技術(shù)和人工智能等領(lǐng)域，成為現(xiàn)代化社會(huì)不可缺少的重要組成部分。采用自動(dòng)控制技術(shù)不僅可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，改善勞動(dòng)條件，將人們從繁重的體力勞動(dòng)和大量重復(fù)性的操作中解放出來(lái)，還為人類探索自然、利用自然提供了有力的保障。近年來(lái)，控制科學(xué)已經(jīng)滲透到多個(gè)科學(xué)，不僅在自然和工程科學(xué)領(lǐng)域，而且在政治、經(jīng)濟(jì)等社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用，成為多個(gè)科學(xué)和領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)力。

自動(dòng)控制理論是研究有關(guān)自動(dòng)控制共同規(guī)律的一門技術(shù)科學(xué)，它是在解決實(shí)際技術(shù)問題的過程中逐步形成和發(fā)展起來(lái)的。根據(jù)發(fā)展的不同階段，大致分為經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論。

經(jīng)典控制理論始于19世紀(jì)初，到了20世紀(jì)50年代，經(jīng)典控制理論已經(jīng)發(fā)展到相當(dāng)成熟的地步，形成了相對(duì)完整的理論體系。以傳遞函數(shù)作為描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，以時(shí)域法、根軌跡法和頻域法為主要方法，構(gòu)成了經(jīng)典控制理論的基本框架。經(jīng)典控制理論主要研究單輸入、單輸出線性定常系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)問題。

20世紀(jì)50年代中期，空間技術(shù)的發(fā)展迫切要求解決更復(fù)雜的多變量、非線性、時(shí)變等控制問題。同時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也為控制理論的發(fā)展提供了條件，到20世紀(jì)60年代初，以狀態(tài)方程作為描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，以貝爾曼的動(dòng)態(tài)規(guī)劃法、龐特里亞金的極小值原理以及卡爾曼濾波為核心的新的控制理論和方法的確定，使得現(xiàn)代控制理論應(yīng)運(yùn)而生?，F(xiàn)代控制理論主要研究具有高性能、高精度和多耦合回路的多變量系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)問題。

20世紀(jì)70年代以后，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的飛速發(fā)展，出現(xiàn)了自適應(yīng)控制、專家系統(tǒng)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、大系統(tǒng)理論等自動(dòng)控制科學(xué)分支，控制理論正向著以控制論、信息論、仿生學(xué)為基礎(chǔ)的智能控制理論深入。控制理論的發(fā)展，必將有力地推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力的進(jìn)步，提高人民的生活水平，促進(jìn)人類社會(huì)的共同發(fā)展。

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