Page 43 - 当代控制理论及应用技术概论

第一章 控制理论概述

率响应判别系统稳定性的奈奎斯特稳定性判据，而且给出了稳定裕量的概念。
1940 年，伯德进一步将频率响应法加以发展，经典控制理论开始形成。1942 年，
哈里斯引入传递函数概念。1948 年，埃文斯提出根轨迹法。1948 年，维纳出版
了《控制论》，论述了控制理论的一般原理及方法，推广了反馈的概念。1954 年，
钱学森出版了《工程控制论》。20 世纪 50 年代，经典控制理论发展到相当成熟

的地步。
20 世纪 50 年代中期，科学技术及生产力的发展，特别是空间技术的发展，
迫切要求解决更复杂的多变量系统、非线性系统的最优控制问题。实践的需求推

动了控制理论的进步。1956 年，贝尔曼等人提出了状态分析法和动态规划法。
1958 年，庞特里亚金提出了极大值原理。1959 年，卡尔曼创建了卡尔曼滤波理论，
1960 年，卡尔曼把状态空间法系统地引入控制理论中，提出了能控性和能观性
的概念。到 1960 年初，现代控制理论应运而生。

二、经典控制理论与现代控制理论的简述

（一）经典控制理论
经典控制理论本质上是频域分析方法，以表达系统输入与输出关系的传递

函数为数学模型、根轨迹和 BOde 图为主要工具，系统输出对特定输入响应的
“稳”“快”“准”性能为研究重点，常借助图表分析设计系统。综合方法主要
为输出反馈和期望频率校正。校正方法主要包括串联校正、反馈校正、串联反馈
校正、前馈校正和扰动补偿等，校正装置由能实现控制规律的调节器构成，例如
PI、PD、PID 控制器。然而在设计中，有时并不可能完全满足控制系统的所有性

能指标，并非是最优控制系统。
一本《控制论》成为理论学科的奠基之后，创始人 N·维纳成了这个学科的
重要贡献者；至今还在用着他的有关控制论的基本思想。N·维纳曾定义：控制

论是“关于动物和机器中的控制和通信的科学”含义是，对机械设备采取一定的
措施，使其生产过程或被控对象的某些物理量准确地按预期规律变化。所以控制
理论就是研究如何改进动态系统的性能达到所需目标。自动控制理论的任务就是
研究自动控制系统中变量的变化规律及其改进的可能性和途径，为建造高性能的
自动控制系统提供必要的理论手段。不难看出，自动控制理论有两个目标：（1）

了解控制原理；（2）采用基本规律表达它们，使其可按预想改变或改进。论说

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