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控制理论是关于控制系统建模、分析和综合的一般理论，也可以看作是控制系统的应用数学分支。 本文来自www.eadianqi.com 根据自动控制理论的发展历史，大致可分为以下四个阶段： 本文来自www.eadianqi.com (一)、经典控制理论阶段 本文来自www.eadianqi.com 闭环的自动控制装置的应用，可以追溯到1788年瓦特（J.Watt）发明的飞锤调速器的研究。然而最终形成完整的自动控制理论体系，是在20世纪40年代末。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
最先使用反馈控制装置的是希腊人在公元前300年到1年中使用的浮子调节器。凯特斯比斯（Kitesibbios）在油灯中使用了浮子调节器以保持油面高度稳定。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
19世纪60年代期间是控制系统高速发展的时期，1868年麦克斯韦尔（J.C.Maxwell）基于微分方程描述从理论上给出了它的稳定性条件。1877年劳斯（E.J.Routh）,1895年霍尔维茨（A.Hurwitz）分别独立给出了高阶线性系统的稳定性判据；另一方面，1892年，李雅普诺夫（A.M.Lyapunov）给出了非线性系统的稳定性判据。在同一时期，维什哥热斯基（I.A.Vyshnegreskii）也用一种正规的数学理论描述了这种理论。 本文来自www.eadianqi.com 1922年米罗斯基(N.Minorsky)给出了位置控制系统的分析，并对PID三作用控制给出了控制规律公式。 1942年，齐格勒（J.G.Zigler）和尼科尔斯(N.B.Nichols)又给出了PID控制器的最优参数整定法。上述方法基本上是时域方法。 本文来自www.eadianqi.com 1932年柰奎斯特(Nyquist)提出了负反馈系统的频率域稳定性判据，这种方法只需利用频率响应的实验数据。1940年，波德(H.Bode)进一步研究通信系统频域方法，提出了频域响应的对数坐标图描述方法。1943年，霍尔(A.C.Hall)利用传递函（复数域模型）和方框图，把通信工程的频域响应方法和机械工程的时域方法统一起来，人们称此方法为复域方法。 频域分析法主要用于描述反馈放大器的带宽和其他频域指标。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 第二次世界大战结束时，经典控制技术和理论基本建立。1948年伊文斯（W.Evans）又进一步提出了属于经典方法的根轨迹设计法，它给出了系统参数变换与时域性能变化之间的关系。至此,复数域与频率域的方法进一步完善。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 总结: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，常利用图表进行分析设计，比求解微分方程简便。 本文来自www.eadianqi.com 优点: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。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
缺点:只适应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。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
(二)、现代控制理论阶段 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 20世纪60年代初，在原有“经典控制理论”的基础上，形成了所谓的“现代控制理论” 。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 为现代控制理论的状态空间法的建立作出贡献的有，1954年贝尔曼(R.Bellman)的动态规划理论，1956年庞特里雅金(L.S.Pontryagin)的极大值原理，和1960年卡尔曼（R.E.Kalman）的多变量最优控制和最优滤波理论。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
频域分析法在二战后持续占着主导地位，特别是拉普拉斯变换和傅里叶变换的发展。在20世纪50年代，控制工程的发展的重点是复平面和根轨迹的发展。进而在20世纪80年代，数字计算机在控制系统中的使用变得普遍起来，这些新控制部件的使用使得控制精确、快速。 本文来自www.eadianqi.com 状态空间方法属于时域方法，其核心是最优化技术。它以状态空间描述（实质上是一阶微分或差分方程组）作为数学模型，利用计算机作为系统建模分析、设计乃至控制的手段，适应于多变量、非线性、时变系统。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 (三)、大系统控制理论阶段 本文来自www.eadianqi.com 20世纪70年代开始，出现了一些新的控制方法和理论。如（1）现代频域方法，该方法以传递函数矩阵为数学模型，研究线性定常多变量系统；（2）自适应控制理论和方法，该方法以系统辨识和参数估计为基础，处理被控对象不确定和缓时变，在实时辨识基础上在线确定最优控制规律；（3）鲁棒控制方法，该方法在保证系统稳定性和其它性能基础上，设计不变的鲁棒控制器，以处理数学模型的不确定性； 本文来自www.eadianqi.com （4）预测控制方法，该方法为一种计算机控制算法，在预测模型的基础上采用滚动优化和反馈校正，可以处理多变量系统。 本文来自www.eadianqi.com 随着控制理论应用范围的扩大，人们开始了对大系统理论的研究。 本文来自www.eadianqi.com 大系统理论是过程控制与信息处理相结合的综合自动化理论基础，是动态的系统工程理论，具有规模庞大、结构复杂、功能综合、目标多样、因素众多等特点。它是一个多输入、多输出、多干扰、多变量的系统。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 大系统理论目前仍处于发展和开创性阶段。 本文来自www.eadianqi.com (四)、智能控制阶段 本文来自www.eadianqi.com
智能控制的指导思想是依据人的思维方式和处理问题的技巧，解决那些目前需要人的智能才能解决的复杂的控制问题。被控对象的复杂性体现为:模型的不确定性，高度非线性，分布式的传感器和执行器，动态突变，多时间标度，复杂的信息模式，庞大的数据量，以及严格的特性指标等。而环境的复杂性则表现为变化的不确定性和难以辨识。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
智能控制的方法包括模糊控制，神经元网络控制，专家控制等方法。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 |