📄 chapter1.htm
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<title>第一章</title>
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<div align="center"><b><font face="隶书" size="+6" color="#0000A0">《自动控制理论》<font size="+2">多媒体网络课件</font></font></b></div>
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<td width="87" height="20" valign="middle" align="center"><font color="#FFFFFF"><a href="prepare.htm"><font color="#FFFF80"><font color="#FFFFFF">预备知识</font></font></a></font></td>
<td width="88" valign="middle" align="center"><a href="important.htm"><font color="#FFFFFF">各章重点</font></a></td>
<td width="88" valign="middle" align="center"><font color="#FFFF00"><font color="#FF0000">上课内容</font></font></td>
<td width="88" valign="middle" align="center"><font color="#FFFF00"><a href="exercises.htm"><font color="#FFFFFF">习题精选</font></a></font></td>
<td width="88" valign="middle" align="center"><font color="#FFFF00"><a href="example.htm"><font color="#FFFFFF">例题选解</font></a></font></td>
<td width="88" valign="middle" align="center"><font color="#FFFF00"><a href="discuss.htm"><font color="#FFFFFF">课堂讨论</font></a></font></td>
<td width="88" valign="middle" align="center"><a href="BBS.htm"><font color="#FFFFFF">BBS交流</font></a></td>
<td width="88" valign="middle" align="center"><font color="#FFFF00"><a href="advice.htm"><font color="#FFFFFF">建议及意见</font></a></font></td>
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<td height="26" colspan="3" valign="middle" align="left"><a href="index.htm"><font color="#0000FF">首页</font></a>
-> <a href="Content">上课内容</a> -> 第一章</td>
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<h1 align="center"><font face="宋体" size="2"><a name="d"></a></font><font face="宋体" size="5">本章目录</font></h1>
<p><font face="宋体" size="2"><a href="Chapter1.htm#c1">1.1 控制理论发展综述</a><br>
</font></p>
<p><font face="宋体" size="2"><a href="Chapter1.htm#c2">1.2 自动控制系统的结构</a><br>
</font></p>
<p><font face="宋体" size="2"><a href="Chapter1.htm#c3">1.3 自动控制系统的组成和术语</a><br>
</font></p>
<p><font face="宋体" size="2"><a href="Chapter1.htm#c4">1.4 自动控制系统分类</a><br>
</font></p>
<p><font face="宋体" size="2"><a href="Chapter1.htm#c5">1.5对控制系统的性能要求和本课程的任务</a></font></p>
<p><font face="宋体" size="2"><a href="chapter1.htm#c6">习题</a><br>
</font> </p>
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<p align="center"><font face="宋体" size="5"><b>本章简介</b></font></p>
<p> <font face="宋体" size="2">自动控制,是指在无人直接参与的情况下,利用控制装置(控制器)使被控对象(如生产过程中的位移、速度、温度,电力系统中电压、电流、功率等物理量或某些化合物的成分等),依照预定的规律进行运动或变化。这种能对被控制对象的工作状态进行控制的系统称为自动控制系统。它一般由控制装置和被控对象组成。</font></p>
<p><font face="宋体" size="2">在已知控制系统结构和参数的基础上,求取系统的各项性能指标,并找出这些性能指标与系统参数间的关系,这就是自动控制系统的分析。而在给定对象特性的基础上,按照控制系统的应具备的性能指标要求,寻求能够全面满足这些性能指标要求的控制方案并合理确定控制器的参数,则是控制系统设计的任务。自动控制理论则是对自动控制系统进行分析和设计的一般性理论。<br>
</font><font face="宋体"> </font> </p>
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<td width="740" height="458" valign="top"> <b><a name="c1"></a>1.1
控制理论发展综述</b> <a href="chapter1.htm#d">回目录</a>
<p><font face="宋体" size="2">自动控制系统的早期应用可追溯到两千年前的古埃及的水钟控制和中国汉代的指南车控制。</font></p>
<p><font face="宋体" size="2">1788年英国科学家James Watt为设计内燃机设计的飞锤调速器可以认为是最早的反馈控制系统的工程应用。由于当时应用的调整器出现振荡现象,所以产生了Maxwell
对微分方程系统的稳定性的理论研究,后来又出现了Routh 和Hurwitz等人的稳定性研究成果,控制器的设计问题是由Minorsky等人在1922年开始研究的,其研究成果可以看成是现在广泛应用的PID控制器的前身,而在1942年,Ziegler和Nichols提出了调节PID控制器参数的方法,其方法对当今的PID整定仍有影响。</font></p>
<p><font face="宋体" size="2">系统的频域分析技术是在Nyquist、Bode等早期的关于通信学科的频域研究工作的基础上建立起来的,Harris于1942年提出了传递函数的概念首先将通信学科的频域技术移植到了控制领域,构成了控制系统频域分析技术的理论基础。Evens等在1946年提出的线性反馈系统的根轨迹分析技术是那个时代的另一个里程碑。</font></p>
<p><font face="宋体" size="2">原苏联学者Pontryagin于1956年提出的极大值原理、Bellman的动态规划和Kalman的状态空间分析技术开创了控制理论研究的新时代,他们的理论当时统称为"现代控制理论"。在那个时期以后,控制理论研究中出现了线性二次型最优调节器、最优状态观测器及线性二次型(简称LQG)问题的研究,并在后来出现了引入回路传输恢复技术的LQG控制器。</font></p>
<p><font face="宋体" size="2">鲁棒控制是控制系统设计中的另一个令人瞩目的领域,早在1981年,美国学者Zames提出了基于Hardy空间范数最小化方法的鲁棒最优控制理论,而1992年Doyle等人提出的最优控制的状态空间数值解法在这个领域有着重要的贡献。</font></p>
<p><font face="宋体" size="2">本书将系统地演示计算机技术在反馈控制系统的分析与设计中的应用。控制系统计算机辅助分析与设计的早期应用可以在Jones和Melsa[19]在1970年出版的专著中发反映出来,该书中给出了大量的FORTRAN源程序,可以直接用于控制系统的分析与设计。这也被认为是第一代控制系统计算机辅助分析与设计软件。</font></p>
<p><font face="宋体" size="2">第二代的系统分析与设计软件的一个显著的特点是其人机交互性,这类软件的典型代表是Moler开发的MATLAB软件环境(1980)和Astrom的INTRAC软件(1984)。这样的软件和当时流行的C与FORTRAN语言一样,往往需要用户掌握其编程方法,所不同的是,由于这些软件的专用性,故其集成度和编程效率大大高于C这类语言,从而得到广大使用者的喜爱。</font></p>
<p><font face="宋体" size="2">当今的控制计算机辅助分析与设计软件的特点是其面向对象的程序设计结构,这种新的概念在MATLAB的语言和其支持工具Simulink中反映出来。<br>
</font> </p>
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