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1、第31卷第12期控制理论与应用Vol.31No.122014年12月ControlTheory&ApplicationsDec.2014DOI:10.7641/CTA.2014.40765《《《工工工程程程控控控制制制论论论》》》的的的意意意义义义黄琳y(北京大学力学与工程科学系,北京100871)1引引引言言言原理部分的中译本(由大连工学院王众托先生等完1954年钱学森先生在美国出版了著名的成)就分了若干册出版.对于频率法的起源该书不从《EngineeringCybernetics》[1],这是一本对控制科学Nyq
2、uest判据出发而是以俄国人Mihailov命名的一个影响深远而又持久的著作,该书是钱先生在遭受麦卡关于虚轴上多项式的辐角变化为依据的判据加以阐锡主义猖獗而受到政治迫害被强迫滞留美国并部分述.因而也引发了频率法的起源是西方还是东方的争失去自由的情况下完成的.1955年10月经过中国政府论.作为经典控制理论的另一个基于传递函数之上的根轨迹方法发展则相对较晚但在[1]出版时其基本框架的努力,钱先生终于回到了祖国.1956年初钱先生决已经形成[4],钱学森先生在这一方向上也做出了成果定在中科院力学所亲自讲授这一著作,北京大
3、学数学力学系抓住了这一近在咫尺的机遇,组织了15名大三并巧妙地用二维流体力学对其进行了一种叙述.科学的学生前往听讲并借机成立了一般力学专业,我有幸的发展从来是由萌发经发展到丰富与相对成熟的过是其中的一员,能亲身聆听钱先生讲课是十分幸运的,程,而后则需要提炼,找出最本质最核心的部分以迎这一件事影响了我的一生.接新的质的飞跃和发展.钱先生在书中用不足50页的2经经经典典典控控控制制制理理理论论论的的的凝凝凝练练练篇幅从Laplace变换开始将上述两个方向的工作中最核心的部分进行了叙述.可谓是对经典控制理论主体控制界对于控
4、制科学的发展有一个共识即它经历内容很好的凝练.同时钱在这本著作中还在工程允许了经典控制、现代控制和当今信息丰富时代的控[1]的假设条件下通过对回路中谐波分析等物理角度的制3个时期.20世纪60年前的出版刚好是处在经典考量,讨论了也可归于经典控制理论范畴自然扩展的控制理论相对完善和现代控制理论的萌发时期.具时滞的系统、釆样系统和交流伺服系统.Black负反馈放大器的发明和Nyquist频域稳定性分析方法的建立和随后Bode的对数特性的广泛有效的应3新新新控控控制制制问问问题题题的的的阐阐阐述述述用与根分布法一起构成了以
5、PID控制方法为核心的经控制科学是技术科学,工程问题特别是运动体控典控制理论.这些理论与方法是建立在对系统描述采制的问题是当时推动其发展的主要动力.最早的运动用传递函数与频率特性之上的,Laplace变换和Fourier体控制是用Watt发明的离心调速器来控制蒸汽机的变换为这类方法提供了理论支持,同时这类方法具有转速,这对应经典控制理论中的调节或镇定问题,二明显的物理与工程应用的特征,并已成功地在飞机和次世界大战出现的雷达和随即出现雷达与火炮系统导弹自动驾驶仪、火炮跟踪系统和过程控制等中得到的联合控制则对应经典控制的
6、跟踪问题.针对这两个应用.经过近20多年的发展到《工程控制论》出版时控制问题设计控制器构成了经典控制理论的核心,并经典控制已经相对成熟和充分工程化.这方面以美国有效地在各类工程控制问题中得到应用.到了20世和前苏联为例,均写出了内容十分庞大的专著.文纪50年代,人们对运动体包括各种发动机的要求日益献[2]是由首届国际自控联(IFAC)主席H.Chestnut和多样,而使这类系统日益复杂,并不能将其都纳入到R.W.Mayer合作完成的,分上下两册出版,该书基于可以用单回路系统刻画与用经典控制理论方法解决.Nyquest
7、和Bode的理论与方法对各类随动系统的问题钱学森的“工程控制论”正是适应这一需求,突破了作了详细的阐述,特别强调从物理与工程的角度进行经典控制理论的框框,针对问题采用了新的描述和使论证,例如从回路可形成震荡来解释Nyquest判据的用了有别于传统理论的方法.例如作为飞机发动机的物理意义就十分到位.与此同时在前苏联也出现了以渦轮螺旋桨发动机就必须考虑多变量控制,即多输入V.V.Solodovnikov的书[3]为代表的以频率法为核心多输出控制,针对发动机的实际情况,钱先生在书中方法的巨著,共分原理、元部件和系统三大本著
8、作,仅提出针对这种有交叉控制作用的系统如何实现不互收稿日期:2014¡07¡05;录用日期:2014¡10¡27.y通信作者.E-mail:hl35hj75@pku.edu.cn.第12期黄琳:《工程控制论》的意义1611相影响的控制;在二次世界大战中德国首先使用了导2)控制科学的研究十分需要数学特别是应用数弹,战后美国俘虏了德国的导弹专家和设
