background image

究。这是稳定性理论的早期发展

;接下来是负反馈放大器及频域理论的建立[15]以及根轨迹法

的建立

. 1948 年,美国科学家伊万斯(W.R.Evans)创立了根轨迹分析方法,为分析系

统性能随系统参数变化的规律性提供了有力工具,被广泛应用于反馈控制系统的分析、设计
中。

 以传递函数作为描述系统的数学模型,以时域分析法、根轨迹法和频域分析法为主要分

析设计工具,构成了经典控制理论的基本框架。到

20 世纪 50 年代,经典控制理论发展到相

当成熟的地步,形成了相对完整的理论体系,为指导当时的控制工程实践发挥了极大的作
用。

 经典控制理论研究的对象基本上是以线性定常系统为主的单输入单输出系统,还不能

解决如时变参数问题,多变量、强耦合等复杂的控制问题。最后是脉冲控制理论的建立与发
展。

   

    现代控制理论主要利用计算机作为系统建模分析、设计乃至控制的手段,适用于多变量、
非线性、时变系统。现代控制理论在航空、航天、制导与控制中创造了辉煌的成就,人类迈向
宇宙的梦想变为现实。为了解决现代控制理论在工业生产过程应用中所遇到的被控对象精确
状态空间模型不易建立、合适的最优性能指标难以构造、所得最优控制器往往过于复杂等问
题,科学家们不懈努力,近几十年中不断提出一些新的控制方法和理论,例如自适应控制
模糊控制,预测控制,容错控制,鲁棒控制,非线性控制和大系统、复杂系统控制等,大大
地扩展了控制理论的研究范围。

 

      在控制理论发展的历史上有三部著作特别值得一提,即目前被作为信息论开端的香农
(Claude Elwood Shannon,1916-)的论文:《通讯的数学理论》(A Mathematical Theory of Com
munication)1948 年发表在《贝尔系统技术杂志》第 27 卷。这篇论文同其 1949 年发表的论文

《噪声中的通讯》(

Communication in Presence of Noise.Proc.IRE,37,10-21)奠定了信息论的

基础控制论创立者维纳(

Norbert Wienner,1894-1964)的经典论著:《控制论,或关于在动

物和机器中控制和通讯的科学》(

Cybernetics or Control and Communication in the annimal an

d the machines. 1948)钱学森(Tsien H S,1991-)的著作《工程控制论》(Engineering Cybernetic
s. 1954)这三部著作对人类社会有着巨大的影响,产生了新型的综合性基础理论:控制论 ,
信息论和工程控制论。在中国,

1954 年出版了由刘豹编写的第一本《自动控制原理》专著

(上海:中国科学图书仪器公司

.1954)。

 

     回顾控制技术和控制理论几千年的发展历史,我们可以总结出科学发展的几个特点:

   

    1)社会发展的需要是科学发展的动力。

 

    控制技术的存在与发展已有数千年的历史,但只有在工业的发展对动力产生巨大的需求 ,
 蒸气机稳定性问题出现并具有至关重要的意义时,人们才集中智力来解决这一难题,并由

 产生了稳定性理论。频域方法和离散(脉冲)系统理论同样如此,也是在通讯技术和计

算机

 技术的发展过程中为解决关键问题而发展起来的。钱三强先生就曾指出:“科学来源于

生产和对自然现象的观察,它的发展取决于生产和社会的需求。

”[20] 

     2)科学的进步是集体努力的结果,在这一点上往往显示出科学家的群体效应。同早期科
学理论的发展不同,现代高新技术的发展要依赖于集体的智慧。稳定性理论、频

 域理论及脉

冲理论的建立与发展很好地说明了这一点。

 

     3)科学的发明与科学理论的建立有赖于科学家坚实的知识基础。杰出的科学家大多是多
面发展的。

 

      4)没有理论,社会实践就不能成为系统的科学,实践也就难以深入和系统地发展。

 

  控制技术和理论的发展还表明了这样一个道理:任何社会实践没有理论就不能成为科学,

 

也就难以发展。控制技术在中国和巴比伦已有数千年的历史,但由于没有上升为理论,只能

 

在低级的水平上发展。

1868 年以来,随着控制理论的建立,控制理论和控制技术同时开始

飞速发展,控制技术终于成为人们征服自然与改造自然的有力武器。不仅于此,由于我们中
国几千年来只重技术不重理论,我们现在的历史就是十六、十七世纪前

“灿烂辉煌的古代文