控制概述論文

1、自動(dòng)控制概要1控制概述摘要：綜述了自動(dòng)控制理論的發(fā)展情況，指出自動(dòng)控制理論所經(jīng)歷的三個(gè)發(fā)展階段，即經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論。最后指出，各種控制理論的復(fù)合能夠取長(zhǎng)補(bǔ)短，是控制理論的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制理論經(jīng)典控制現(xiàn)代控制智能控制1、自動(dòng)控制、自動(dòng)控制概述概述自動(dòng)控制學(xué)科是近幾十年來(lái)了發(fā)展起來(lái)的一門很重要的學(xué)科。它的發(fā)展很迅速，特別是計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，更加快了它的發(fā)展，尤其是工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)近年來(lái)的發(fā)展。自動(dòng)化學(xué)科研究的

2、范圍也是很廣泛的，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化、對(duì)迅速提升我國(guó)綜合國(guó)力具有重要和積極作用。自動(dòng)控制（automaticcontrol）是指在沒(méi)有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置，使機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行，達(dá)到預(yù)期的狀態(tài)或性能指標(biāo)。對(duì)傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程采用自動(dòng)控制技術(shù)，可以有效提高產(chǎn)品的質(zhì)量和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)一些惡劣環(huán)境下的控制操作，自動(dòng)控制顯得尤其重要。自動(dòng)控制是相對(duì)人工

3、控制概念而言的。自動(dòng)控制技術(shù)的研究有利于將人類從復(fù)雜、危險(xiǎn)、繁瑣的勞動(dòng)環(huán)境中解放出來(lái)并大大提高控制效率。自動(dòng)控制是工程科學(xué)的一個(gè)分支。它涉及利用反饋原理的對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的自動(dòng)影響，以使得輸出值接近我們想要的值。從方法的角度看，它以數(shù)學(xué)的系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)。我們今天稱作自動(dòng)控制的是二十世紀(jì)中葉產(chǎn)生的控制論的一個(gè)分支?；A(chǔ)的結(jié)論是由諾伯特維納，魯?shù)婪蚩柭岢龅摹?、自動(dòng)控制原理課程的特點(diǎn)、自動(dòng)控制原理課程的特點(diǎn)該課程主要是通過(guò)對(duì)控制理論基本知識(shí)的

4、學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)能力、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，為后續(xù)如“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”、“控制系統(tǒng)仿真”等專業(yè)課程提供理論基礎(chǔ)分析設(shè)計(jì)方法。其特點(diǎn)是理論性強(qiáng)，涉及多方面的數(shù)理知識(shí)，而且比較抽象，是一門具有一定深度和難度的課程。“自動(dòng)控制原理”的內(nèi)容專業(yè)性很強(qiáng)，以“高等數(shù)學(xué)”、“電路”、“信號(hào)與系統(tǒng)”等課程為先修課程，要求學(xué)生具有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，較強(qiáng)的抽象思維能力，學(xué)習(xí)難度較大。3、自動(dòng)控制理論發(fā)展及內(nèi)容3.1經(jīng)典控制理論的發(fā)展及基本

5、內(nèi)容自動(dòng)控制中一個(gè)最基本的概念是反饋，人類對(duì)反饋控制的應(yīng)用可以追溯到很早的時(shí)期。但是，直到產(chǎn)業(yè)革命時(shí)期，英國(guó)人JamesWatt發(fā)明蒸汽機(jī)離心飛錘式調(diào)速器，解決了在負(fù)載變化條件下保持蒸汽自動(dòng)控制概要3能完全反映零輸人響應(yīng)的動(dòng)態(tài)特征。動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，是對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行理論研究的前提模型一旦建立，便可運(yùn)用適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)系統(tǒng)的控制性能作全面的分析和計(jì)算對(duì)線性定常系統(tǒng)，常用的方法有時(shí)域分析法、根軌跡法和頻率法。時(shí)域分析法是根據(jù)系統(tǒng)微分方程。用拉普拉斯

6、變換直接解出動(dòng)態(tài)過(guò)程，并依據(jù)過(guò)程曲線及表達(dá)式，分析系統(tǒng)的性能，方便、快捷、準(zhǔn)確在經(jīng)典控制論中對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行性能分析時(shí)，也常常采用根軌跡法，這是一種利用系統(tǒng)的開(kāi)還傳遞函數(shù)研究閉環(huán)系統(tǒng)性能的圖解法，系統(tǒng)的根軌跡圖明確建立了系統(tǒng)的參數(shù)變化與性能之間的關(guān)系，因而無(wú)論對(duì)于系統(tǒng)靈敏度或抗干擾能力的研究，或是對(duì)自適應(yīng)系統(tǒng)特性的研究，它都是一種恰當(dāng)?shù)姆椒?。再者，由于系統(tǒng)零點(diǎn)、極點(diǎn)與系統(tǒng)時(shí)域性能指標(biāo)之間的聯(lián)系，根軌跡法除了獲得系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)的信息外，也

7、是獲得系統(tǒng)頻率響應(yīng)信息的有力工具。但是作根軌跡圖時(shí)傳統(tǒng)方法所依據(jù)的十條法則比較繁瑣，給系統(tǒng)性能分析帶來(lái)不便，為此，當(dāng)我們遇到一些特殊情況時(shí)，也可以采用特殊的方法繪圖，使作圖過(guò)程簡(jiǎn)化。經(jīng)典控制理論盡管原則上只適宜于解決“單輸入—單輸出”系統(tǒng)中的分析與設(shè)計(jì)問(wèn)題，但是，經(jīng)典控制理論至今仍活躍在各種工業(yè)控制領(lǐng)域中。事實(shí)上，經(jīng)典控制理論現(xiàn)在仍不失其價(jià)值和實(shí)用意義，仍是進(jìn)一步研究現(xiàn)代控制理論和智能控制理論的基礎(chǔ)。3.2現(xiàn)代控制理論的發(fā)展及基本內(nèi)容經(jīng)

8、典控制理論雖然具有很大的實(shí)用價(jià)值，但也有著明顯的局限性。其局限性表現(xiàn)在下面二個(gè)方面：第一，經(jīng)典控制理論建立在傳遞函數(shù)和頻率特性的基礎(chǔ)上，而傳遞函數(shù)和頻率特性均屬于系統(tǒng)的外部描述(只描述輸入量和輸出量之間的關(guān)系)，不能充分反映系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)；第二，無(wú)論是根軌跡法還是頻率法，本質(zhì)上是頻域法(或稱復(fù)域法)，都要通過(guò)積分變換(包括拉普拉斯變換、傅立葉變換、Z變換)，因此原則上只適宜于解決“單輸入—單輸出”線性定常系統(tǒng)的問(wèn)題，對(duì)“多輸入—多輸出”

9、系統(tǒng)不宜用經(jīng)典控制理論解決，特別是對(duì)非線性、時(shí)變系統(tǒng)更是無(wú)能為力。現(xiàn)代控制理論正是為了克服經(jīng)典控制理論的局限性而在20世紀(jì)50、60年代逐步發(fā)展起來(lái)的。現(xiàn)代控制理論本質(zhì)上是一種“時(shí)域法”。它引入了“狀態(tài)”的概念，用“狀態(tài)變量”(系統(tǒng)內(nèi)部變量)及“狀態(tài)方程”描述系統(tǒng)，因而更能反映出系統(tǒng)的內(nèi)在本質(zhì)與特性。從數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)看，現(xiàn)代控制理論中的狀態(tài)變量法，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是將描述系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的高階微分方程，改寫成一階聯(lián)立微分方程組的形式，或者將系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)直接