工业自动控制系统历史上产生过哪四种控制系统?
1,早期控制
早在古代,劳动人民就凭借生产实践中积累的丰富经验和对反馈的直观认识,发明了许多闪烁控制理论智慧火花的杰作。如果要追溯自动控制技术的发展历史,早在2000多年前,人类就有了自动控制技术的萌芽。
2.经典控制理论
自动控制理论是一门与人类社会发展密切相关的学科,是自动控制科学的核心。自从19世纪麦克斯韦描述线性常微分方程并分析带调速器的蒸汽机系统的稳定性以来。
经过20世纪初奈奎斯特、波德、哈里斯、埃文斯、维纳、尼科尔斯等人的杰出贡献,经典反馈控制的理论基础终于在20世纪50年代形成并趋于成熟。
其特点是以传递函数为数学工具,采用频域方法。它主要研究单输入单输出线性时不变控制系统的分析和设计,但有一定的局限性,即不适合用经典控制理论求解多输入多输出系统,尤其是非线性时变系统。
3.现代控制理论
随着20世纪40年代中期计算机的出现及其应用领域的不断扩大,自动控制理论朝着更加复杂和严谨的方向发展。特别是基于卡尔曼提出的能控性和能观性概念以及提出的最大值理论,以状态空间分析(线性代数的应用)为基础的现代控制理论在五六十年代开始出现。
现代控制理论本质上是一种时域方法,其研究内容非常广泛,主要包括三个基本内容:多变量线性系统理论、最优控制理论和最优估计与系统辨识理论。现代控制理论从理论上解决了系统的可控性、可观性和稳定性以及许多复杂系统的控制问题。
4.智能控制理论
随着现代科学技术的飞速发展,生产系统的规模越来越大,形成了一个复杂的大系统,导致控制对象控制器和控制任务及目标的复杂性不断增加,从而导致现代控制理论的成果很少应用于实践。经典控制理论在应用中遇到了许多困难,影响了它们的实际应用。有三个主要原因:
1)很难获得精确的数学模型。这类控制系统的设计和分析都是基于精确的数学模型,但在实际系统中由于不确定性、不完全性、模糊性、时变非线性等因素,一般很难获得精确的数学模型。
2)假设过于苛刻。人们在研究这些系统时,必须提出一些苛刻的假设,而这些假设在应用中往往与现实不符;
3)控制系统过于复杂。为了提高控制性能,整个控制系统变得极其复杂,不仅增加了设备投资,而且降低了系统的可靠性。
第三代控制理论,即智能控制理论就是在这种背景下提出的。它是人工智能和自动控制交叉的产物,是当今自动控制科学的出路之一。