- 中文名
- 经典控制理论
- 外文名
- classical control theory
- 形成时间
- 1960年前后
- 属 性
- 理论
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经典控制理论主要研究系统运动的稳定性、时间域和频率域中系统的运动特性(见过渡过程、频率响应)、控制系统的设计原理和校正方法(见控制系统校正方法)。经典控制理论包誉愚寻驼乃凳微应仔谜档婚括线性控制理论、采样控制理论、非线性控制理论(见非线性系统理论)三个部分。早期,这种控制理论常被称为自动调节原理,随着以状态空间法为基础和以最优控制理论为特征的现代控制理论的形成(在1960年前后),广为使用现在的名称。
控制理论的形成远比控制技术的应用要晚。古代,罗马人家里的水管系统中就已经应用按反馈原理构成的简单水位控制装置。中国北宋元初年(1086~1089)也已有了反馈调节装置──水运仪象台。但是直到1787年瓦特离心式调速器在蒸汽机转速控制上得到普遍应用,才开始出现研究控制理论的需要。
1868年,英国科学家J.C.麦克斯韦首先解释了瓦特速度控制系统中出现的不稳定现象,指出振荡现象的出现同由系统导出的一个代数方程根的分布形态有密切的关系,开辟了用数学方法研究控制系统中运动现象的途径。英国数学家E.J.劳思和德国数学家A.胡尔维茨推进了麦克斯韦的工作,分别在1875年和1895年独立地建立了直接根据代数方程的系数判别系统稳定性的准则(见代数稳定判据)。
1932年,美国物理学家H.奈奎斯特运用复变函数理论的方法建立了根据频率响应判断反馈系统稳定性的准则(见奈奎斯特稳定判据)。这种方法比当时流行的基于微分方程的分析方法有更大的实用性,也更便于设计反馈控制系统。奈奎斯特的工作奠定了频率响应法的基础。随后,H.W.波德和N.B.尼科尔斯等在30年代末和40年代进一步将频率响应法加以发展,使之更为成熟,经典控制理论遂开始形成。
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,用于研究系统参数(如增益)对反馈控制系统的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核心方法──根轨迹法。