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1、自動控制系統(tǒng)發(fā)展的五個階段?
1、早期控制
早在古***,勞動人民就憑借生產(chǎn)實踐中積累的豐富經(jīng)驗和對反饋的直觀認識,發(fā)明了許多著閃爍控制理論智慧火花的杰作。如果要追溯自動控制技術(shù)的發(fā)展史,早在兩千年前人類就有了自動控制技術(shù)的萌芽。
2、經(jīng)典控制理論
自動控制理論是與人類社會發(fā)展密切聯(lián)系的一門學科,是自動控制科學的核心自從19世紀Maxwell對具有調(diào)速器的蒸汽發(fā)動機系統(tǒng)進行線性常微分方程描述及穩(wěn)定性分析以來。
經(jīng)過20世紀初Nyquist,Bode,Harris,Evans,Wienner,Nichols等人的杰出貢獻,終于形成了經(jīng)典反饋控制理論基礎(chǔ),并于50年***趨于成熟。
特點是以傳遞函數(shù)為數(shù)學工具,***用頻域方***,主要研究單輸入單輸出線性定??刂葡到y(tǒng)的分析與設(shè)計,但它存在著一定的局限性,即對多輸入多輸出系統(tǒng)不宜用經(jīng)典控制理論解決,特別是對非線性時變系統(tǒng)更是無能為力。
3、現(xiàn)***控制理論
隨著20世紀40年***中期計算機的出現(xiàn)及其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展,促進了自動控制理論朝著更為復(fù)雜也更為嚴密的方向發(fā)展,特別是在Kalman提出的可控性和可觀測性概念以及提出的極大值理論的基礎(chǔ)上,在20世紀5060年***開始出現(xiàn)了以狀態(tài)空間分析(應(yīng)用線性***數(shù))為基礎(chǔ)的現(xiàn)***控制理論。
現(xiàn)***控制理論本質(zhì)上是一種時域***,其研究內(nèi)容非常廣泛,主要包括三個基本內(nèi)容:多變量線性系統(tǒng)理論最優(yōu)控制理論以及最優(yōu)估計與系統(tǒng)辨識理論現(xiàn)***控制理論從理論上解決了系統(tǒng)的可控性可觀測性穩(wěn)定性以及許多復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題。
4、智能控制理論
隨著現(xiàn)***科學技術(shù)的迅速發(fā)展,生產(chǎn)系統(tǒng)的規(guī)模越來越大,形成了復(fù)雜的大系統(tǒng),導(dǎo)致了控制對象控制器以及控制任務(wù)和目的的日益復(fù)雜化,從而導(dǎo)致現(xiàn)***控制理論的成果很少在實際中得到應(yīng)用經(jīng)典控制理論現(xiàn)***控制理論在應(yīng)用中遇到了不少難題,影響了它們的實際應(yīng)用,其主要原因有三:
1)精確的數(shù)學模型難以獲得此類控制系統(tǒng)的設(shè)計和分析都是建立在精確的數(shù)學模型的基礎(chǔ)上的,而實際系統(tǒng)由于存在不確定性不完全性模糊性時變性非線性等因素,一般很難獲得精確的數(shù)學模型;
2)***設(shè)過于苛刻研究這些系統(tǒng)時,人們必須提出一些比較苛刻的***設(shè),而這些***設(shè)在應(yīng)用中往往與實際不符;
3)控制系統(tǒng)過于復(fù)雜為了提高控制性能,整個控制系統(tǒng)變得極為復(fù)雜,這不僅增加了設(shè)備投資,也降低了系統(tǒng)的可靠性
第三***控制理論即智能控制理論就是在這樣的背景下提出來的,它是人工智能和自動控制交叉的產(chǎn)物,是當今自動控制科學的出路之一。
系統(tǒng)分類
按控制原理的不同,自動控制系統(tǒng)分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。
開環(huán)控制系統(tǒng)
在開環(huán)控制系統(tǒng)中,系統(tǒng)輸出只受輸入的控制,控制精度和抑制干擾的特性都比較差。開環(huán)控制系統(tǒng)中,基于按時序進行邏輯控制的稱為順序控制系統(tǒng);由順序控制裝置、檢測元件、執(zhí)行機構(gòu)和被控工業(yè)對象所組成。主要應(yīng)用于機械、化工、物料裝卸運輸?shù)冗^程的控制以及機械手和生產(chǎn)自動線。
閉環(huán)控制系統(tǒng)
閉環(huán)控制系統(tǒng)是建立在反饋原理基礎(chǔ)之上的,利用輸出量同期望值的偏差對系統(tǒng)進行控制,可獲得比較好的控制性能。閉環(huán)控制系統(tǒng)又稱反饋控制系統(tǒng)。
按給定信號分類,自動控制系統(tǒng)可分為恒值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。
恒值控制系統(tǒng)
給定值不變,要求系統(tǒng)輸出量以一定的精度接近給定希望值的系統(tǒng)。如生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量、液位高度、電動機轉(zhuǎn)速等自動控制系統(tǒng)屬于恒值系統(tǒng)。
隨動控制系統(tǒng)
給定值按未知時間函數(shù)變化,要求輸出跟隨給定值的變化。如跟隨衛(wèi)星的雷達天線系統(tǒng)。
程序控制系統(tǒng)
給定值按一定時間函數(shù)變化。如程控機床。
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