法，以及可控性和可观性
20世纪60-70年代，英国学者罗森布罗克等将频率 法推广到分析和设计多变量系统，称为现代频率法
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计算机的出现和发展 是现代自动控制和自动化系统的物质基础
1946年2月15日，世界上第一台 通用电子数字计算机“埃尼阿克
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控制理论及工程的发展
前期控制 (1400BC-1900) 经典控制 (1935-1950) 现代控制 (1950-Now) 智能控制 (1970-）
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人类生产方式的进步
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自动化科学与技术的历史沿革
中国古代的自动化装置
指南车
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自动化科学与技术的研究范畴
过程自动化与控制 综合自动化与计算机集成制造 机器人及应用 智能交通系统 巡航导弹和预警飞机 太空飞行 网络化系统
小世界网络拓扑 网络信息安全 传感器网络
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综合自动化与计算机集成制造
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2009年6月4—5日，西安浐灞生态区 25
高速列车
采用交流传动技术，控 制系统采用分布式微机 控制装置等进行智能控 制
我国高速“子弹头”列 车 ， 时 速 达 300 多 km/Hr。
在给定环节给出的输入信号是预先未知的随时间变化的函数
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经典控制理论的发展和集大成者
诺伯特·维纳 (Norbert Wiener)
1894-1964
控制论,或动物和机器的控制和通信,
1948 (Cybernetics, or control and communication in the animal and machine, 1948)
机械自动化－数控技术和数控系统 灵活、通用、高精度、高效率的“柔性”自 动化生产技术—数字控制（简称数控）
柔性制造系统（FMS） 在数控基础上的高度自动化加工形式，由统一 的控制系统和输送系统成一组加工设备
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柔性制造系统（FMS）
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计算机集成制造系统的结构
1992年我国自行研制的 银河－II巨型机
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现代系统与控制理论形成多个重要分支
自动检测、遥测、遥控和遥感 系统辩识、建模与仿真 模式识别和人工智能 系统工程 随机系统与控制、模糊集与控制 自适应控制和自校正控制 最优控制
智能控制
鲁棒控制
离散时间动态系统、混合系统
《控制论》与《工程控制论》的问世吸引了大批的数 学家与工程技术专家从事控制论的研究，推动了该学 科的发展。而电子式控制器的应用是自动化应用的第 二个里程碑。
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现代控制理论
复杂工业过程和航天技术的自动控制，涉及多变量 控制系统的分析和综合，迫切需要加以解决
1956年苏联数学家庞特里亚金提出极大值原理 同年美国数学家贝尔曼(Bellman)创立动态规划 1960年美国数学家卡尔曼(Kalman)提出状态空间
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车辆 转弯
齿轮系
车身
木人
方向
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铜壶滴漏
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铜壶滴漏 （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
平水小壶上有溢水口，可使多余的水泄入减水桶以保持水 面恒定。在莲华漏中还采用一个浮子式阀门作为自动切断 阀。当受水壶的水位升至满刻度时，浮子式阀门就会自动 阻塞上级平水壶的出水小孔，切断水滴。
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对象和控制器形成控制系统
蒸汽源
进汽阀
蒸汽机 (对象)
转速
负荷
离心式 调速器 (调节器)
1788年瓦特发明蒸汽机飞球 调速器（图2）。这种采用机 械式调节原理实现的动力机 速度自动控制是自动化应用 的第一个里程碑。
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测 量
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经典控制理论的形成、发展和应用
工业生产和军事系统广泛应用各种自动控制装置，促进 了对控制系统的分析和综合的研究
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随动系统（伺服系统）
现代控制工程
王军平 西安交通大学机械学院
西二楼东221
wangjunping@
•教材： 《现代控制工程》
主编：王军平、董霞，西安交大出版社
课程目的
掌握现代控制理论的基本知识，锻炼研究生对于 解决复杂系统的分析和综合等实际控制问题的能 力, 特别是应用现代控制理论进行复杂机电系统 的分析与综合的能力，从而将控制理论和电子技 术相结合应用到机械系统中，实现智能化和自动 化。这对于推动专业技术工作更加深入，充分发用来指示方向的一种具有 能自动离合的齿轮系装置的车辆。
马拉双轮独辕车，车箱上立一个伸臂的木人。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
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钱学森 (Tsue Shen Tsian)
工程控制论，1954
(Engineering Cybernetics)
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经典控制理论
稳定判据 传递函数、依据频率响应的频率法判据和分析 米诺尔斯基:《关于船舶自动操舵的稳定性》 黑曾（Hazen）:《关于伺服机构理论》 埃文斯（Evans）:根轨迹法
将制造过程、计划调度、经营管理和市场销售等信息进行集成，
并求得全局优化
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机器人理论与应用
涉及几乎所有先进控制理论：非线性控制、鲁 棒控制、最优控制、智能控制等
涉及机器视觉、模式识别、信息融合等
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智能汽车
视听觉信息的认知 计算验证平台，提 供新的基于人— 车—路状态综合分 析的智能辅助安全 驾驶关键技术