山东大学控制科学与工程学院：《现代控制理论基础》课程教学资源（PPT课件）绪论

现代控制理论基础 山东大学控制科学与工程学院

现代控制理论基础 山东大学控制科学与工程学院

自动控制是一门不断发展的、综合性的技术 科学 从简单设备、单性能要求的控制到复杂的、多 目标高性能控制。 例如:从一台机器、一个温箱到机器人控制、 大型工业过程控制、电网控制、特别是复杂航天器 姿轨控制、载人飞船返回再入控制和登月控制

从简单设备、单性能要求的控制到复杂的、多 目标高性能控制。 例如：从一台机器、一个温箱到机器人控制、 大型工业过程控制、电网控制、特别是复杂航天器 姿轨控制、载人飞船返回再入控制和登月控制。 自动控制是一门不断发展的、综合性的技术 科学

绪论 1.1控制理论的发展历程 冷1.2控制理论的分析比较 令1.3现代控制理论的特点 1.4现代控制理论的基本内容 冷1.5本课程的主要内容

❖ 1.1 控制理论的发展历程 ❖ 1.2 控制理论的分析比较 ❖ 1.3 现代控制理论的特点 ❖ 1.4 现代控制理论的基本内容 ❖ 1.5 本课程的主要内容 绪论

1.1控制理论的发展历程 经典控制理论 冷现代控制理论 冷新发展-大系统理论、智能控制

1.1 控制理论的发展历程 ❖ 经典控制理论 ❖ 现代控制理论 ❖ 新发展-大系统理论、智能控制

经典控制理论 自动控制的思想及其实践历史悠久,可以追溯到久 远的古代: ◆如公元前300年-200年,古希腊出现的古钟; ◆公元前14-11世纪中国、古巴比伦出现的自动滴 漏计时器 ◆古罗马简单的水位调节装置; ◆但都是自控系统的萌芽

❖ 经典控制理论 自动控制的思想及其实践历史悠久，可以追溯到久 远的古代： 如公元前300年-200年，古希腊出现的古钟 ； 公元前14-11世纪 中国、古巴比伦出现的自动滴 漏计时器； 古罗马简单的水位调节装置； 但都是自控系统的萌芽

经典控制理论 1788年,瓦特利用负反馈原理发明了控制蒸汽机 转速的离心调速器,拉开了控制理论发展的序幕; 1868年,英国麦克斯韦发表了《论调速器》,指 出微分方程特征根的位置和稳定性有关,开辟了用 数学方法研究控制系统运动的途径; ◆1875年和1895年,英国的劳斯和德国的赫尔维 茨先后提出了判别系统稳定性的代数方法( Routh Hurwitz稳定判据),奠定了经典控制理论中时域 法的基础

❖ 经典控制理论 1788年，瓦特利用负反馈原理发明了控制蒸汽机 转速的离心调速器，拉开了控制理论发展的序幕； 1868年，英国麦克斯韦发表了《论调速器》，指 出微分方程特征根的位置和稳定性有关，开辟了用 数学方法研究控制系统运动的途径； 1875年和1895年，英国的劳斯和德国 的赫尔维 茨先后提出了判别系统稳定性的代数方法（Routh￾Hurwitz稳定判据），奠定了经典控制理论中时域 法的基础；

经典控制理论 1892年,俄国科学家李亚谱诺夫在《论运动稳定 性的一般问题》中建立了动力学系统的一般稳定性 理论; ◆1932年,美国奈奎斯特 Nyquist提出了利用频率 响应判断系统稳定性的准则,奠定了频时域法的基 础 ◆1945年,美国的伯德Bode在《网络分析和反馈 放大器设计》中提出频率响应法Bode图;

❖ 经典控制理论 1892年，俄国科学家李亚谱诺夫在《论运动稳定 性的一般问题》中建立了动力学系统的一般稳定性 理论； 1932年，美国奈奎斯特Nyquist提出了利用频率 响应判断系统稳定性的准则，奠定了频时域法的基 础； 1945年，美国的伯德B ode在《网络分析和反馈 放大器设计》中提出频率响应法-B ode图；

经典控制理论 1945年,美国科学家伊万斯提出了复数域内研究 系统的根轨迹法; 1948年,美国维纳 Wiener在《控制论-关于在动 物和机器中控制和通信的科学》中系统地阐述了控 制理论的一般原理和方法,-标志控制学科的正式诞 生; ◆控制论 Cybernetics:研究动物(包括人类)和机 器内部控制和通讯的一般规律的学科; 1954年,钱学森的《工程控制论》一书在美国出 版,奠定了工程控制论的基础

❖ 经典控制理论 1945年，美国科学家伊万斯提出了复数域内研究 系统的根轨迹法； 1948年，美国维纳Wiener在《控制论-关于在动 物和机器中控制和通信的科学》中系统地阐述了控 制理论的一般原理和方法，-标志控制学科的正式诞 生； 控制论Cybernetics:研究动物（包括 人类）和机 器内部控制和通讯的一般规律的学科； 1954年，钱学森的《工程控制论》一书在美国出 版，奠定了工程控制论的基础

从二十世纪四十年代到五十年代末,经典控制理 论的发展与应用使整个世界的科学水平出现了巨大的飞 跃,几乎在工业、农业、交通运输及国防建设的各个领 域都广泛采用了自动化控制技术

从二十世纪四十年代到五十年代末，经典控制理 论的发展与应用使整个世界的科学水平出现了巨大的飞 跃，几乎在工业、农业、交通运输及国防建设的各个领 域都广泛采用了自动化控制技术

在二十世纪五十年代末开始,随着计算机的飞速发展, 推动了核能技术、空间技术的发展,从而出现了对多输入多 输出系统、非线性系统和时变系统的分析与设计间题的解决 需求。 越来越复杂的系统,经典控制理论已不能胜任,于50年 代末60年代初出现了现代控制理论,是建立在古典控制理论 基础上的新一代的控制理论

在二十世纪五十年代末开始，随着计算机的飞速发展， 推动了核能技术、空间技术的发展，从而出现了对多输入多 输出系统、非线性系统和时变系统的分析与设计问题的解决 需求。 越来越复杂的系统，经典控制理论已不能胜任，于50年 代末60年代初出现了现代控制理论，是建立在古典控制理论 基础上的新一代的控制理论