1、1一一、三三、控制論、信息論及系統(tǒng)論控制論、信息論及系統(tǒng)論 緒 論二、二、現(xiàn)代控制理論的基本內(nèi)容現(xiàn)代控制理論的基本內(nèi)容 2前言前言自動(dòng)控制是人類在認(rèn)識(shí)世界和發(fā)明創(chuàng)新的過程自動(dòng)控制是人類在認(rèn)識(shí)世界和發(fā)明創(chuàng)新的過程中發(fā)展起來(lái)的一門重要的科學(xué)技術(shù)。依靠它，中發(fā)展起來(lái)的一門重要的科學(xué)技術(shù)。依靠它，人類可以從笨重，重復(fù)性的勞動(dòng)中解放出來(lái)，人類可以從笨重，重復(fù)性的勞動(dòng)中解放出來(lái)，從事更富創(chuàng)造性的工作。自動(dòng)化技術(shù)是當(dāng)代發(fā)從事更富創(chuàng)造性的工作。自動(dòng)化技術(shù)是當(dāng)代發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛，最引人矚目的高技術(shù)之一，展迅速，應(yīng)用廣泛，最引人矚目的高技術(shù)之一，是推動(dòng)新的技術(shù)革命和新的產(chǎn)業(yè)革命的關(guān)鍵技是推動(dòng)新的技術(shù)革命和新的產(chǎn)

2、業(yè)革命的關(guān)鍵技術(shù)。自動(dòng)化也即現(xiàn)代化。術(shù)。自動(dòng)化也即現(xiàn)代化。1.控制理論的發(fā)展史 -自動(dòng)控制技術(shù)與人類進(jìn)步 Automatic Control & Human Civilization3I.I.前期控制前期控制(Early Control)(1400B.C. 1900A.D.)(0)具有反饋控制原理的控制裝置在古代就有具有反饋控制原理的控制裝置在古代就有了。這方面最有代表性的例子當(dāng)屬古代的計(jì)了。這方面最有代表性的例子當(dāng)屬古代的計(jì)時(shí)器時(shí)器 “ “水鐘水鐘”( ( 在中國(guó)叫作在中國(guó)叫作“刻漏刻漏”，也叫，也叫“漏壺漏壺” ” ) )。據(jù)古代鍥形文字記載和從埃及。據(jù)古代鍥形文字記載和從埃及古墓

3、出土的實(shí)物可以看到，巴比倫和埃及在古墓出土的實(shí)物可以看到，巴比倫和埃及在公元前公元前15001500年以前便已有很長(zhǎng)的水鐘使用歷年以前便已有很長(zhǎng)的水鐘使用歷史了。史了。(1)戰(zhàn)國(guó)秦昭王時(shí)期，蜀郡守戰(zhàn)國(guó)秦昭王時(shí)期，蜀郡守李冰于公元前李冰于公元前227227年創(chuàng)建的都年創(chuàng)建的都江堰，是中國(guó)最古老的水利工江堰，是中國(guó)最古老的水利工程，程，體現(xiàn)了控制系統(tǒng)的觀念。體現(xiàn)了控制系統(tǒng)的觀念。西漢漏壺西漢漏壺都江堰都江堰4(3)公元公元132年中國(guó)年中國(guó)張衡張衡發(fā)明水運(yùn)渾象，研制出自動(dòng)發(fā)明水運(yùn)渾象，研制出自動(dòng)測(cè)量地震的候風(fēng)地動(dòng)儀測(cè)量地震的候風(fēng)地動(dòng)儀(2) 公元公元100年亞歷山大的年亞歷山大的希希羅羅發(fā)明開閉廟

4、門和分發(fā)圣水發(fā)明開閉廟門和分發(fā)圣水等自動(dòng)裝置，等自動(dòng)裝置，把硬幣投入儲(chǔ)把硬幣投入儲(chǔ)錢箱，大門就會(huì)自動(dòng)開啟。錢箱，大門就會(huì)自動(dòng)開啟。在在裝置中裝置中投入一個(gè)硬幣，就投入一個(gè)硬幣，就會(huì)有圣水從洞中噴出。會(huì)有圣水從洞中噴出。5(4)公元公元235年中國(guó)年中國(guó)馬鈞馬鈞研制出用齒輪傳動(dòng)的自動(dòng)研制出用齒輪傳動(dòng)的自動(dòng)指示方向的指南車指示方向的指南車(5) 1637年中國(guó)明代年中國(guó)明代宋應(yīng)星宋應(yīng)星所著所著天工開物天工開物記載有程序控制思想記載有程序控制思想(CNC)的提花織機(jī)結(jié)構(gòu)圖的提花織機(jī)結(jié)構(gòu)圖提花織機(jī)結(jié)構(gòu)圖提花織機(jī)結(jié)構(gòu)圖指南車模型圖指南車模型圖指南車結(jié)構(gòu)圖指南車結(jié)構(gòu)圖6(6)英國(guó)英國(guó)瓦特瓦特（J. Wat

5、t）17651765年發(fā)明了蒸汽機(jī)，年發(fā)明了蒸汽機(jī)，17881788年發(fā)年發(fā)明了離心式飛球調(diào)速器，明了離心式飛球調(diào)速器，通過調(diào)速器調(diào)節(jié)蒸汽量，從而保通過調(diào)速器調(diào)節(jié)蒸汽量，從而保證蒸汽機(jī)在不同的工作負(fù)荷時(shí)，保持一定的轉(zhuǎn)速。證蒸汽機(jī)在不同的工作負(fù)荷時(shí)，保持一定的轉(zhuǎn)速。(7) 1868年英國(guó)年英國(guó)麥克斯威爾麥克斯威爾（J. C. Maxwell）發(fā)表發(fā)表“論論調(diào)速器調(diào)速器” ” (On Governors)文章；從理論上加以提高，文章；從理論上加以提高，并首先提出了并首先提出了“反饋控制反饋控制”的概念的概念” 7(8) 1875年英國(guó)勞斯年英國(guó)勞斯（E.J. Routh ）建立建立Routh判據(jù)判

6、據(jù)(Routh-Hurwitz Stability Criteria)(9) 1892年俄國(guó)李雅普諾夫年俄國(guó)李雅普諾夫（A.M. Lyapunov）在）在博士博士論文論文“論運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的一般問題論運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的一般問題”中提出了中提出了穩(wěn)定性理穩(wěn)定性理論論(10) 1866年英國(guó)格雷年英國(guó)格雷（J. M. Gray）設(shè)計(jì)出第一艘全設(shè)計(jì)出第一艘全自動(dòng)蒸汽輪船自動(dòng)蒸汽輪船“東方東方”號(hào)號(hào)(Great Eastern)全自動(dòng)蒸汽輪船全自動(dòng)蒸汽輪船“東方東方”號(hào)號(hào)8(11) 1866年由中國(guó)近代化學(xué)的先驅(qū)者徐壽設(shè)計(jì)的中年由中國(guó)近代化學(xué)的先驅(qū)者徐壽設(shè)計(jì)的中國(guó)第一艘蒸汽輪船國(guó)第一艘蒸汽輪船“黃鵠黃鵠”號(hào)號(hào)(L20m