1769 年瓦特发明的

蒸汽机，推动了工业革
命的进一步发展。但是，
当时的蒸汽机需要人不
断地调节蒸汽阀门才能
保持蒸汽机的速度稳定，
蒸汽机的应用受到调速
精度的限制。为了解决
蒸汽机的速度控制问题，瓦特于

1788 年又发明了飞球调节器，把离心式调速器与蒸汽机

的阀门连接起来，构成了蒸汽机转速调节系统。飞球调节器的发明进一步推动了蒸汽机的应
用，促进了工业生产的发展。但是，有时为了提高调速精度，反而使蒸汽机速度出现大幅度
震荡，其后出现的其它自动控制系统也有类似现象发生。由于当时还没有自动控制理论，所
以不能从理论上解释这一现象。

1868 年，英国物理学家 J·C·麦克斯韦发表了《论调速器》一文，首先解释了瓦特速度控

制系统中出现的不稳定现象，指出振荡现象与描述系统特性的代数方程根的分布有关，开
辟了用数学方法研究控制系统中运动现象的途径，成为自动控制领域中的第一篇学术论文
这就是被公认的自动控制理论的开端。

进入

20 世纪后，在工业生产中广泛应用的各种自动控制装置促进了对控制系统的分析

和设计工作。

1927 年，美国贝尔实验室的电子工程师 H·S·布莱克在解决电子管放大器失真

“

”

问题时首先引入了 反馈 的概念。

20 世纪 40 年代是自动控制技术和理论形成的关键时期。在第二次世界大战期间德国的

空中优势和英国的防御地位，迫使美国、英国和西欧各国科学家集中精力解决了防空控制和
飞机自动导航等军事技术问题，在此过程中逐步形成了分析和设计单变量控制系统的经典
控制理论。

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，研究系统参数对反馈

控制系统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个核心方法

---根轨迹法。

现代控制理论是在

20 世纪 50 年代中期迅速兴起的空间技术的推动下发展起来的。空间

技术的发展迫切要求建立新的控制原理，以解决诸如把宇宙火箭和人造卫星用最少燃料或
最短时间准确地发射到预定轨道一类的控制问题。这类控制问题十分复杂，采用经典控制理
论难以解决。

1958 年，苏联科学家 Л.С.庞特里亚金提出了名为极大值原理的综合控制系统

的新方法。在这之前

,美国学者 R.贝尔曼于 1954 年创立了动态规划,并在 1956 年应用于控

制过程。他们的研究成果解决了空间技术中出现的复杂控制问题，并开拓了控制理论中最优
控制理论这一新的领域。

1960～1961 年，美国学者 R.E.卡尔曼和 R.S.布什建立了卡尔曼-

布什滤波理论

,因而有可能有效地考虑控制问题中所存在的随机噪声的影响，把控制理论的

研究范围扩大，包括了更为复杂的控制问题。几乎在同一时期内，贝尔曼、卡尔曼等人把状
态空间法系统地引入控制理论中。状态空间法对揭示和认识控制系统的许多重要特性具有关
键的作用。其中能控性和能观测性尤为重要，成为控制理论两个最基本的概念。到

60 年代

初，一套以状态空间法、极大值原理、动态规划、卡尔曼

-布什滤波为基础的分析和设计控制

——

系统的新的原理和方法已经确立，这标志着

现代控制理论的形成。

4、

简述自动控制原理的涵盖内容及主要思想

（一）主要内容

该课程是自动控制理论的基础，其主要内容包括：自动控制系统的基本组成和结构、自

动控制系统的性能指标，自动控制系统的类型（连续、离散、线性、非线性等）及特点、自动