自动控制理论基本概述

摘要：前半部分系统的分析了自动控制理论的发展历程：即经典控制理论时期、
现代控制理论时期、大系统理
论及智能控制理论时期，后半部分主要对自动控制系统分类和基本要求进行阐
述。
关键词：自动控制智能控制闭环控制
1 自动控制理论的发展及技术应用
所谓的自动控制，就是指在没有人直接参与的情况下，利
用外加的设备（成为控制器）操作被控对象（如机器、设备或生
产过程）的某个状态或参数（称为被控量），使其按预先设定的
规律自动运行。例如，化工生产合成氨反应塔内的温度和压力
能够自动维持恒定温度不变；雷达跟踪和指挥仪所组成的防控
系统能使火炮自动地瞄准目标；无人驾驶飞机能按预定轨道自
动飞行；人造地球卫星能够发射到预定轨道并能准确回收等。
伴随着社会生产力的发展，控制技术也在不断地发展和
革新，尤其是计算机的更新换代更是推动了控制理论不断地
向前发展。一般情况下自动控制理论的发展过程可以分为以
下三个阶段：
1.1 经典控制理论时期
时间为

20 世纪40~60 年代，经典控制理论主要是解决单

输入单输出问题，主要采用以传递函数、频率特性、根轨迹为
基础的频域分析方法。此阶段所研究的系统大多是线性定常
系统，对非线性系统，分析时采用的相平面法一般不超过两个
变量。这一时期的主要代表是伯德提出的伯德图法和伊文思
的根轨迹法。
1.2 现代控制理论时期
时间为

20 世纪60~70 年代，这个时期由于计算机的飞速

发展，推动了空间技术的发展。经典控制理论中的高阶常微
分方程可以转化为一阶微分方程组，用以描述系统的动态过
程，即所谓的状态空间法，这种方法可以解决多输入多输出问
题，系统既可以是线性的、定常的，也可以是非线性的、时变的。
这一时期的主要代表是庞特里亚金发表的极大值原理、贝尔
曼提出的动态规划原则、科尔曼和布西发表的关于线性滤波
器和估计器的论文。
1.3 大系统理论、智能控制理论时期
时间为

20 世纪70 

“

年代末至今，控制理论向着 大系统理

” “

”

论 和 智能控制 方向发展。前者是控制理论在广度上的开

“

”

拓，后者是控制理论在深度上的挖掘。 大系统理论 是用控
制和信息的观点，研究各种大系统的结构方案、总体设计中的

“

”

分解方法和协调等问题的技术理论基础。而 智能控制 是研