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词条 经典控制理论
释义

§ 经典控制理论

§ 正文

控制理论的形成远比控制技术的应用为晚。古代,罗马人家里的水管系统中就已经应用按反馈原理构成的简单水位控制装置。中国北宋元祐初年(1086~1089)也已有了反馈调节装置──水运仪象台。但是直到1787年瓦特离心式调速器在蒸汽机转速控制上得到普遍应用,才开始出现研究控制理论的需要。

1868年,英国科学家J.C.麦克斯韦首先解释了瓦特速度控制系统中出现的不稳定现象,指出振荡现象的出现同由系统导出的一个代数方程根的分布形态有密切的关系,开辟了用数学方法研究控制系统中运动现象的途径。英国数学家E.J.劳思和德国数学家A.胡尔维茨推进了麦克斯韦的工作,分别在1875年和1895年独立地建立了直接根据代数方程的系数判别系统稳定性的准则(见代数稳定判据)。

1932年,美国物理学家H.奈奎斯特运用复变函数理论的方法建立了根据频率响应判断反馈系统稳定性的准则(见奈奎斯特稳定判据)。这种方法比当时流行的基于微分方程的分析方法有更大的实用性,也更便于设计反馈控制系统。奈奎斯特的工作奠定了频率响应法的基础。随后,H.W.波德和N.B.尼科尔斯等在30年代末和40年代进一步将频率响应法加以发展,使之更为成熟,经典控制理论遂开始形成。

1948年,美国科学家W.R.埃文斯提出了名为根轨迹的分析方法,用于研究系统参数(如增益)对反馈控制系统的稳定性和运动特性的影响,并于1950年进一步应用于反馈控制系统的设计,构成了经典控制理论的另一核心方法──根轨迹法。

40年代末和50年代初,频率响应法和根轨迹法被推广用于研究采样控制系统和简单的非线性控制系统,标志着经典控制理论已经成熟。经典控制理论在理论上和应用上所获得的广泛成就,促使人们试图把这些原理推广到像生物控制机理、神经系统、经济及社会过程等非常复杂的系统,其中美国数学家N.维纳在1948年出版的《控制论》最为重要和影响最大。

经典控制理论在解决比较简单的控制系统的分析和设计问题方面是很有效的,至今仍不失其实用价值。存在的局限性主要表现在只适用于单变量系统,且仅限于研究定常系统。

参考书目

刘豹著:《自动调节理论基础》,上海科学技术出版社,上海,1963。

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更新时间:2024/9/21 17:24:21