自动控制原理 王划一 第二版 1-1绪论.pdf

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1、1第一章绪论主要内容：1.自动控制、自动控制系统的概念2.自动控制的两种基本方式3.自动控制系统的类型4.自动控制系统的要求和分析设计5.自动控制理论的发展概况2第一章绪论§1-1引言§1-2自动控制的基本知识§1-3自动控制系统的基本控制方式§1-4自动控制系统的分类及基本组成§1-5对控制系统的要求和分析设计§1-6自动控制理论的发展概况31自动控制技术与人类进步AutomaticControl&HumanCivilization自动控制是人类在认识世界和发明创新的过程中发展起来的一门重要的科学技术。依靠它，人类可以从笨重，重复性的劳动中解放出来，从事更富创造性的工作。自动化

2、技术是当代发展迅速，应用广泛，最引人瞩目的高技术之一，是推动新的技术革命和新的产业革命的关键技术。自动化也即现代化。4I.前期控制(EarlyControl)(1400B.C.-1900)(0)中国，埃及和巴比伦出现自动计时漏壶(1400B.C.~1100B.C.)。孙武著《孙子兵法》(600B.C.)(1)秦昭王时，李冰主持修筑都江堰体现的系西汉漏壶统观念和实践(300B.C.)55(2)亚历山大的希罗发明开闭庙门和分发圣水等自动装置(100年)(3)中国张衡发明水运浑象，研制出自动测量地震的候风地动仪(132年)662(4)中国马钧研制出用齿轮传动的自动指示方向的指南车(23

3、5年)(5)中国明代宋应星所著《天工开物》记载有程序控制思想(CNC)的提花织机结构图(1637年)77(6)英国J.Watt用离心式调速器控制蒸汽机的速度(1788年)(7)英国J.C.Maxwell发表“论调速器”(OnGovernors)论文(1868年)88(8)英国E.J.Routh建立Routh判据(Routh-HurwitzStabilityCriteria)(1875年)(9)俄国A.M.Lyapunov博士论文“论运动稳定性的一般问题”(1892年)(10)英国J.M.Gray设计出第一艘全自动蒸汽轮船“东方”号(GreatEastern)(1866年)993(

4、11)由徐寿设计的中国第一艘蒸汽轮船“黄鹄”号(L20m,25T,10km/hr)在安庆内军械所下水(1866)。次年，中国第一艘木质明轮蒸汽舰船“恬古”号在江南造船厂下水。操江号(62mx10m),392匹马力，600T排水，备炮9门1010II.经典控制前期(ThePre-classicalPeriod)(1900-1935)(1)美国福特(FordMotor)汽车公司建成最早的汽车装配流水线(1913)(2)美国N.Minorsky研制出用于船舶驾驶的伺服结构，提出PID控制方法(1922)(3)美国MIT的VannevarBush研制成第一台大型模拟计算机(Differe

5、ntialAnalyzer)(1928)V.Bush1111(4)美国H.S.Black提出放大器性能的负反馈方法(NegativeFeedbackAmplifier)(1927)H.S.Black12124(5)自动控制的基础为闭环控制。控制论的奠基人N.Wiener给出的定义为：“Feedbackisamethodofcontrollingasystembyinsertingintoittheresultofitspastperformance”闭环控制系统的结构框图：1313(6)美国E.Sperry以及C.Mason研制出火炮控制器(1925)，气压反馈控制器(1929)

6、1414III.经典控制(ClassicalControl)(1935-1950)(1)美国贝尔实验室的H.Bode(1938)，以及Nyquist(1940)提出频率响应法(2)美国Taylor仪器公司的J.G.Ziegler和N.B.Nichols提出PID参数的最佳调整法(1942)N.B.Nichols(3)美国MIT的N.Wiener研究随机过程的预测(1942)，提出Wiener滤波理论(1942)，发表《控制论》(Cybernetics)一书(1948)，标志着控制论学科的诞生。N.Wiener,shownherein1954withYukWingLee(left)

7、andAmarG.Bose,discussinganaspectofstatisticalcommunicationtheoryN.Wiener15155(4)美国的H.Hazen发表“关于伺服结构理论”(TheoryofServome-chanism)(1934)，并在MIT建立伺服机构实验室(ServomechanismLaboratory)(1939)H.Hazen1616(5)英国A.M.Turine提出图灵计算机的设想(1937)(6)在贝尔实验室Bode领导的火炮控制