文档介绍：大学选修课自动控制原理论文
自动控制是在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备或控制装置,使机器、设备或控制对象的某个工作状态或参数(被控量)自动地按照预定的规律运行。对传统的工业生产过程用动控制技术,可以有效提高产品的质量和企业的经济效益。在科技高速发展的今天,自动控制技术在工农业生产、国防和科学技术领域中,都有着十分重要的作用。在短短一百年中,自动控制理论得到了令人吃惊的发展,对人类社会产生了巨大的影响。
自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。它既是一门古老的、已臻成熟的学科,又是一门正在发展的、具有强大生命力的新兴学科。,自动控制理论的发展可分为四个主要阶段:第一阶段:经典控制理论(或古典控制理论)的产生、发展和成熟;第二阶段:现代控制理论的兴起和发展;第三阶段:大系统控制兴起和发展阶段;第四阶段:智能控制发展阶段。
第一阶段的经典控制理论的基本特征是主要用于线性定常系统的研究,即用于常系数线性微分方程描述的系统的分析与综合;它只用于单输入,单输出的反馈控制系统;只讨论系统输入与输出之间的关系,而忽视系统的内部状态,是一种对系统的外部描述方法。所用的基本方法:根轨迹法,频率法,PID调节器(频域)。控制理论的发展初期,是以反馈理论为基础的自动调节原理,主要用于工业控制。反馈理论用于反馈控制。反馈控制是一种最基本最重要的控制方式,引入反馈信号后,系统对来自内部和外部干扰的响应变得十分迟钝,从而提高了系统的抗干扰能力和控制精度。与此同时,反馈作用又带来了系统稳定性问题,正是这个曾一度困扰人们的系统稳定性问题激发了人们对反馈控制系统进行深入研究的热情,推动了自动控制理论的发展与完善。因此从某种意义上讲,古典控制理论是伴随着反馈控制技术的产生和发展而逐渐完善和成熟起来的。第二次世界大战期间,为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达跟踪系统等基于反馈原理的军用装备,进一步促进和完善了自动控制理论的发展。1868年,马克斯威尔()提出了低阶系统的稳定性代数判据。1875年和1896年,数学家劳斯(Routh)和赫尔威茨(Hurwitz)分别独立地提出了高阶系统的稳定性判据,即Routh和Hurwitz判据。二战期间(1938-1945年)奈奎斯特()提出了频率响应理论 1948年,伊万斯()提出了根轨迹法。至此,控制理论发展的第一阶段基本完成,形成了以频率法和根轨迹法为主要方法的经典控制理论。
第二阶段:随着航天事业和计算机的发展,20世纪60年代初,在经典控制理论的基础上,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。1954年贝尔曼()提出动态规划理论1956年庞特里雅金()提出极大值原理1960年卡尔曼()提出多变量最优控制和最优滤波理论。在数学工具、理论基础能提供系统内部状态变量的信息。它无论对线性系统或非线性系统,定常系统或时变系统,单变量系统或多变量系统,都是一种有效的分析方法。
其所用的基本方法是状态方程(时域)
20世纪70年代开始,现代控制理论继续向深度和广度发展,出现了一些新的控