(5)滤波与预测：当系统已定， 输出已知时，识别 输入或输入中的有关信息。
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第一章 绪论
三、控制理论的内容
经典控制理论(19世纪中叶--20世纪50年代)
控制理论 现代控自动”功能的装置自古有之，瓦
制 工
特发明的蒸汽机上的离心调速器是比较自觉
程 基
地运用反馈原理进行设计并取得成功的首例
础 。 麦克斯韦对它的稳定性进行分析，于
1868年发表的论文当属最早的理论工作。
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第一章 绪论
从20世纪20年代到40年代形成了以时
域法，频率法和根轨迹法为支柱的“古典
”控制理论。
控
60年代以来，随着计算机技术的发展
制 工
和航天等高科技的推动，又产生了基于状
自动控制理论与实践的不断发展，为人们提供
了设计最佳系统的方法，大大提高了生产率，同时
促进了技术的进步。
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第一章 绪论
第一节 控制论的基本含义
一、 控制的含义
控制（Control）：是指由人或用控制装置使受控对
象按照一定目的来动作所进行的操作。
控 制
例：用微型计算机控制热处理炉的炉温使之保持
第一章 绪论
控制的分类
人工控制： 指控制的任务由人来完成。
煤气灶上油煎鸡蛋时的油温控制
控 自行车速度控制 收音机音量调节 汽车驾驶
制
工 程
自动控制：
指控制的任务用控制装置来完成，
基
础
而人不经常直接参与。
电饭煲 空调 抽水马桶 声控光控路灯
电动机转速控制 导弹飞行控制 自动控制系统：一般由控制装置和被控对象组成。
Variable)或称参考输入量，输出就是被控量。
控
制 工
这种关系可以用由方框及输入输出箭头表示的
程 基
方框图（Block Diagram）来描述 。
础
输入量
系统
输出量
图1-1-1 系统方框图
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二、工程控制论
第一章 绪论
工程控制论研究以工程技术为对象的控制论问题。
具体地讲，是研究在这一工程领域中广义系统的动
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第一章 绪论
主要内容
第一节 控制论的基本含义
第二节 控制的基本方式
控 制
第三节 反馈控制系统的基本组成
工 程
第四节 控制系统的分类
基
第五节 控制系统的性能要求
础
第六节 自动控制的应用举例
第七节 MATLAB在控制系统中的应用
第八节 本课程的特点与学习方法
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第一章 绪论
程 基 础
递温控 度 度 节给度制（，蒸水与量蒸从汽蒸,水汽而的:阀汽的流调流门量开）
的量流,来量控成制正水
比的. 温度.
但人工难以实现稳定的高质量控制.
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第一章 绪论
例 水温自动控制系统
控 系 节通阀统控门过中制的增电器开加机度了调：
制 工 程 基 础
从电而机调节蒸 汽工流作入原，理控：制
工 程
某个恒定值或按一定规律变化，其中，热处理炉就
基 础
是受控对象（Controlled Object）。温度为被控量
(Controlled Variable)。要求被控量保持的数值或变化
规律，称为被控量的期望值。而操作或控制的任务
就是使受控对象的被控量等于或按一定精度符合期
望值。
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制
本的自动控制原
工 程
理。
基
根据反馈信号对输入信号的影响不同将其分为
础 正反馈和负反馈。
反馈回去的信号与原系统的输
入信号的作用性质相反（或相
位相180°）
反馈回去的信号与原系统的输 入信号的作用性质或相位相同
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第一章 绪论
人用手取桌子上的书，就是一个负反馈系统。这个负 反馈控制系统的基本组成及工作原理可以用一个闭环 的方框图表示。
力学问题，也就是研究系统及其输入、输出三者之
间的动态关系。
控
制
工 程 基
例如，在机床数控技术中，调整到一定状态的数 控机床就是系统，数控指令就是输入，而数控机床
础 有关的运动就是输出。
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第一章 绪论
控制工程主要研究并解决的问题：
(1)系统分析: 当系统已定且输入已知时，求出系统
程 基
态空间模型的所谓“现代”控制理论。
础
近年来，在非线性系统理论、离散事
件系统、大系统和复杂系统理论以及专家
系统、模糊控制和人工神经网络控制等方
面均有不同程度的发展。
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第一章 绪论
第二节 控制的基本方式
一、反馈
反馈：把输出量送回到系统的输入端，并与输
入信号比较的过程。
控
信息反馈是最基
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第一章 绪论
受控对象：被控制的装置。 被控量：表征被控对象工作状态的物理量。
期望值：被控量所应保持的数值或变化规律。
控 制 工 程 基 础
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例 水温人工控制系统
第一章 绪论
系统蒸的汽构通成：
控 制 工
过受热控传手对导动象器调:水箱 件节被把阀控热门制量的量传开:水温
在工农业生产、交通运输、国防建设、科学研 究及日常生活等各个领域，自动控制技术的应用非 常广泛。
从工艺过程中对压力温度、湿度、粘度和流量
控 制
的控制到机械制造业中机械零件的加工、处理和装 配，自动控制技术都是其重要的组成部分。太空航
工 行、人造卫星等高新尖技术中，更渗透着控制工程
程 基
的辉煌成果。
础
输入信号
控 制
(书位置)
工
程
基
础
眼睛
大脑
手臂、手 眼睛
输出信号 (手位置)
图1-2-1 人取书的反馈控制方框图
可见反馈控制就是采用负反馈并利用偏差进行 闭环控制的过程。
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二、控制的基本方式
第一章 绪论
（一）开环控制： 系统的输出量对系统无控制作用，
的输出 (响应)，并通过输出研究系统本身的有关问题。
(2)系统的最优控制：当系统已定，且系统的输出
控 也已给定 ， 要确定系统的输入应使输出尽可能符合给
制
工 定的最佳要求。
程 基
(3)最优设计：当输入已知且输出也给定时，确定
础 系统以使得输出尽可能符合给定的最佳要求。
(4)系统辨识（系统识别）：当输入与输出均已知时 求出系统的结构与参数。
加 水入的给温定度信. 实号
检 现 参测没入实有的际人自温直动度接水 产 温生控控制制. 信号
控制器
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第一章 绪论
任何实际运行的物理系统都是因果系统，输出 (Output Variable)（或称响应）是输入（Input- Variable） （或称激励）引起的后果。
自动控制系统的输入称为给定量(Reference-