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简述自动控制系统发展的四个阶段

2019-08-27 19:24

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  早在古代,劳动人民就凭借生产实践中积累的丰富经验和对反馈的直观认识,发明了许多着闪烁控制理论智慧火花的杰作。如果要追溯自动控制技术的发展史,澳门xpj2229早在两千年前人类就有了自动控制技术的萌芽。

  自动控制理论是与人类社会发展密切联系的一门学科,是自动控制科学的核心自从19世纪Maxwell对具有调速器的蒸汽发动机系统进行线性常微分方程描述及稳定性分析以来。

  经过20世纪初Nyquist,Bode,Harris,Evans,Wienner,Nichols等人的杰出贡献,终于形成了经典反馈控制理论基础,并于50年代趋于成熟。

  特点是以传递函数为数学工具,采用频域方法,主要研究单输入单输出线性定常控制系统的分析与设计,但它存在着一定的局限性,即对多输入多输出系统不宜用经典控制理论解决,特别是对非线性时变系统更是无能为力。

  随着20世纪40年代中期计算机的出现及其应用领域的不断扩展,促进了自动控制理论朝着更为复杂也更为严密的方向发展,特别是在Kalman提出的可控性和可观测性概念以及提出的极大值理论的基础上,在20世纪5060年代开始出现了以状态空间分析(应用线性代数)为基础的现代控制理论。

  现代控制理论本质上是一种时域法,其研究内容非常广泛,主要包括三个基本内容:多变量线性系统理论最优控制理论以及最优估计与系统辨识理论现代控制理论从理论上解决了系统的可控性可观测性稳定性以及许多复杂系统的控制问题。

  随着现代科学技术的迅速发展,生产系统的规模越来越大,形成了复杂的大系统,导致了控制对象控制器以及控制任务和目的的日益复杂化,从而导致现代控制理论的成果很少在实际中得到应用经典控制理论现代控制理论在应用中遇到了不少难题,影响了它们的实际应用,其主要原因有三:

  1)精确的数学模型难以获得此类控制系统的设计和分析都是建立在精确的数学模型的基础上的,而实际系统由于存在不确定性不完全性模糊性时变性非线性等因素,一般很难获得精确的数学模型;

  2)假设过于苛刻研究这些系统时,人们必须提出一些比较苛刻的假设,而这些假设在应用中往往与实际不符;

  3)控制系统过于复杂为了提高控制性能,整个控制系统变得极为复杂,这不仅增加了设备投资,也降低了系统的可靠性

  第三代控制理论即智能控制理论就是在这样的背景下提出来的,它是人工智能和自动控制交叉的产物,是当今自动控制科学的出路之一。

  现代化工厂向规模集约化方向发展时,生产工艺对控制系统的可靠性、运算能力、扩展能力、开放性、操作及监控水平等方面提出了越来越高的要求。

  传统的DCS系统已经不能满足现代工业自动化控制的设计标准和要求。随着工业自动化控制理论、计算机技术和现代通信技术的迅速发展,自动控制系统的未来发展方向将向智能化、网络化、全集成自动化等方向发展。

  经典控制理论 控制理论的发展初期,是以反馈理论为基础的自动调节原理, 主要用于工业控制。第二次世界大战期间,为了设计和制造飞机及 船用自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达跟踪系统等基于反馈原理的 军用装备,进一步促进和完善了自动控制理论的发展。

  经典控制理论只适用于单输入、单输出的线性定常系统,只注重系 统的外部描述而忽视系统的内部状态。在实际应用中有很大局限性。 随着航天事业和计算机的发展, 20 世纪 60 年代初,在经典控制理 论的基础上,以线性代数理论和状态空间分析法为基础的现代控制理 论迅速发展起来。

  20世纪70年代开始,现代控制理论继续向深度和广度发 展,出现了一些新的控制方法和理论。如( 1 )现代频域方 法 以传递函数矩阵为数学模型,研究线性定常多变量系统; (2)自适应控制理论和方法 以系统辨识和参数估计为基础, 在实时辨识基础上在线确定最优控制规律;( 3 )鲁棒控制 方法 在保证系统稳定性和其它性能基础上,设计不变的鲁 棒控制器,以处理数学模型的不确定性。

  2013-11-18展开全部1、PC和嵌入式系统的控制能力都没有得到充分的施展

  3、嵌入式系统催动的模块化,集成化的通用自控单元将深入到工业、消费电子、汽车等方面

  自动化包括很多项目和行业:数控系统;-工业控制用计算机系统、分散型控制系统、可编程控制器、现场总线控制系统等;-显示仪表、控制(调节)仪表系统;-基地式仪表、执行器;-气动单元组合仪表;-电动单元组合仪表;-集中控制装置;-智能控制系统;-自动化成套控制装置系统等;-自动化控制系统配件:各类控制模板、安全栅等。

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