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1、2018年9月19日,1,先进控制理论与控制工程 （控制科学发展专题）,吴 敏（中南大学信息科学与工程学院，长沙，410083）,2018年9月19日,先进控制理论与控制工程(控制科学发展专题) 中南大学信息科学与工程学院 吴 敏,2,课程的目标,解决下述问题：,了解国内外控制科学的现状，从总体上把握发展的脉搏；分析控制理论发展各个阶段的主要特征，了解目前国内外研究的主要方向；针对控制理论的发展趋势，讨论控制理论研究前沿的若干问题；从控制系统设计的角度出发，研究控制理论及技术的工程应用；基于信息科学的迅速发展对控制科学的巨大影响，探讨信息与控制的融合。,2018年9月19日,先进控制理论与控制
2、工程(控制科学发展专题) 中南大学信息科学与工程学院 吴 敏,3,涉及课程及参考书,涉及课程:线性系统理论 (Linear System Theory)自适应控制 (Adaptive Control)最优控制 (Optimal Control)鲁棒控制 (Robust Control)智能控制 (Intelligent Control)非线性控制 (Nonlinear Control) 参考书:吴敏，桂卫华：现代鲁棒控制，中南工业大学出版社蔡自兴：智能控制基础与应用，国防工业出版社,2018年9月19日,先进控制理论与控制工程(控制科学发展专题) 中南大学信息科学与工程学院 吴 敏,4,课程名
3、称和考试方式,课程名称:先进Advanced !先进控制理论与控制工程Advanced Control Theory and Control Engineering控制科学发展专题Special Topics on Control Science考试方式:考试的目的笔试？开卷？课程报告？,2018年9月19日,先进控制理论与控制工程(控制科学发展专题) 中南大学信息科学与工程学院 吴 敏,5,课程的主要内容,第一讲控制科学的发展回顾 第二讲基本的控制方法 第三讲控制系统与自动化技术 第四讲控制与自动化的应用领域 第五讲冶金过程控制技术专题 第六讲智能机器人系统技术专题 第七讲网络控制技术专题
4、第八讲先进优化技术专题 第九讲控制科学发展展望 第十讲控制领域的国内外学术组织和学术会议,分为十讲：,2018年9月19日,先进控制理论与控制工程(控制科学发展专题) 中南大学信息科学与工程学院 吴 敏,6,控制科学的发展回顾,第一讲：,2018年9月19日,先进控制理论与控制工程(控制科学发展专题) 中南大学信息科学与工程学院 吴 敏,7,自动控制的概念,(a) 手动控制漫画 (b) 自动控制水温的手动控制和自动控制的示意图,2018年9月19日,先进控制理论与控制工程(控制科学发展专题) 中南大学信息科学与工程学院 吴 敏,8,防空导弹制导控制,2018年9月19日,先进控制理论与控制工程
5、(控制科学发展专题) 中南大学信息科学与工程学院 吴 敏,9,现代社会和现代生活离不开对一些物理量的控制，包括实现对这种控制的自动化。例如公共电网上的电压是50周、220伏的交流电。为此，在发电厂就要设法控制电压、频率这两物理量为恒值，这要采用自动调压和自动调频装置。在工业生产中，如在化肥厂控制反应釜（塔）内温度和压力为恒值，使化学反应速度加快。在机械加工厂金属切削机床上，经常是控制工件或刀具的转速为恒值，使产品的质量、产量能提高。而各种现代火炮的俯仰角和方位角都是自动控制的。现代生活中，空调器保持室内温度为恒值，冰箱、洗衣机无不进行一些物理量的控制，而洗衣机更把洗衣、漂洗和脱水等操作自动按程
6、序进行。,社会和生活中的控制问题,2018年9月19日,先进控制理论与控制工程(控制科学发展专题) 中南大学信息科学与工程学院 吴 敏,10,加速社会产业结构的变革和社会信息化的进程,1. 提高社会生产率和工作效率； 2. 节约能源和原材料消耗； 3. 保证产品质量； 4. 改善劳动条件，减轻体力、脑力劳动； 5. 改进生产工艺和管理体制。,控制与自动化的作用,2018年9月19日,先进控制理论与控制工程(控制科学发展专题) 中南大学信息科学与工程学院 吴 敏,11,自动化 自动控制 控制理论 电气工程与自动化 工业自动化 机械制造自动化 电力系统自动化,控制科学与工程学科,2018年9月19
7、日,先进控制理论与控制工程(控制科学发展专题) 中南大学信息科学与工程学院 吴 敏,12,培养适合社会主义现代化建设需要，德智体全面发展，在控制理论、控制系统、生产过程自动化、人工智能与机器人控制等领域具有宽广理论基础和相关专门知识，具有创新和开拓精神的高级工程技术人才。毕业生能在国民经济及国防各部门和行业从事信息及控制系统的研究、设计、集成、开发、制造和应用等工作。,人才的培养目标,2018年9月19日,先进控制理论与控制工程(控制科学发展专题) 中南大学信息科学与工程学院 吴 敏,13,(1) 科学科学（Science）是指对各种事实和现象进行观察、分类、归纳、演绎、分析、推理、计算和实验
8、，从而发现规律，并对各种定量规律予以验证和公式化的知识体系。科学的任务是揭示事物发展的客观规律，探求真理，作为人们改造世界的指南。,(2) 技术技术（Technology）是指人类根据生产实践经验和自然科学原理改变或控制其环境的手段和活动，是人类活动的一个专门领域。技术的任务是利用和改造自然，以其生产的产品为人类服务。,一些术语科学，技术,2018年9月19日,先进控制理论与控制工程(控制科学发展专题) 中南大学信息科学与工程学院 吴 敏,14,(3) 工程工程（Engineering）是指应用科学知识使自然资源最好地为人类服务的专门技术。,一些术语工程，系统,(4) 系统 系统（System
9、）是指由相互关联、相互制约、相互影响的一些部分组成的具有某种功能的有机整体。,2018年9月19日,先进控制理论与控制工程(控制科学发展专题) 中南大学信息科学与工程学院 吴 敏,15,一些术语信息，控制,(5) 信息 信息（Information）是指符号、信号或消息所包含的内容，用来消除对客观事物认识的不确定性。,(6) 控制 控制（Control）是指为了改善系统的性能或达到特定的目的，通过信息的采集和加工而施加到系统的作用。,2018年9月19日,先进控制理论与控制工程(控制科学发展专题) 中南大学信息科学与工程学院 吴 敏,16,一些术语反馈，调节,(7) 反馈 反馈（Feedbac
10、k）是指将系统的实际输出和期望输出进行比较，形成误差，从而为确定下一步的控制行为提供依据。,(8) 调节 调节（Regulation）是指通过系统的反馈信息自动校正系统的误差，使诸如温度、速度、压力或位置等参量保持恒定或在给定范围之内的过程。,2018年9月19日,先进控制理论与控制工程(控制科学发展专题) 中南大学信息科学与工程学院 吴 敏,17,一些术语管理，决策,(9) 管理 管理（Management）是指为了充分利用各种资源来达到一定的目标而对社会或其组成部分施加的一种控制。,(10) 决策 决策（Decision Making）是指为最优地达到目标，对若干准备行动的方案进行选择。,
11、2018年9月19日,先进控制理论与控制工程(控制科学发展专题) 中南大学信息科学与工程学院 吴 敏,18,自动化与自动控制的定义,自动化（Automation） ，是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动地进行操作或运行。 自动控制（Automatic Control）是关于受控系统的分析、设计和运行的理论和技术。 自动化主要研究的是人造系统的控制问题。 自动控制则除了上述研究外，还研究社会、经济、生物、环境等非人造系统的控制问题。例如生物控制、经济控制、社会控制及人口控制等，显然这些都不能归入自动化的研究领域的。不过人们提到自动控制，通常是指工程系统的控制，在这个意义上自动化
12、和自动控制是相近的。,2018年9月19日,先进控制理论与控制工程(控制科学发展专题) 中南大学信息科学与工程学院 吴 敏,19,指南车 铜壶滴漏及浮子式阀门 饮酒速度的自动调节 计里鼓车 漏水转浑天仪 候风地动仪 水运仪象台,我国古代自动装置,2018年9月19日,先进控制理论与控制工程(控制科学发展专题) 中南大学信息科学与工程学院 吴 敏,20,指南车,中国古代(公元78139年)用来指示方向的一种具有自动离合齿轮系装置的车辆，它是一种马拉的双轮独辕车。 车箱上立一个伸臂的木人，车箱内装有能自动离合的齿轮系。 当车子转弯偏离正南方向时车辕前端就顺此方向移动，而后端则向反方向移动，并将传动
13、齿轮放落，使车轮的传动带动木人下的大齿轮向相反方向转动，恰好抵消车子转弯产生的影响。,2018年9月19日,先进控制理论与控制工程(控制科学发展专题) 中南大学信息科学与工程学院 吴 敏,21,指南车复原模型,2018年9月19日,先进控制理论与控制工程(控制科学发展专题) 中南大学信息科学与工程学院 吴 敏,22,铜壶滴漏,中国古代(公元1135年)的自动计时（测量时间）装置，又称刻漏或漏刻。 这种计时装置最初只有两个壶，由上壶滴水到下面的受水壶，液面使浮箭升起以示刻度（即时间）。 保持上壶的水位恒定是滴漏计时准确的关键。这个问题后来是用互相衔接的多极（3-5极）水壶来解决的。 用一个浮子式阀门作为自动切断阀。,2018年9月19日,
