2013复杂机电控制(1)
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1.自动控制的内涵
所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下， 利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器）， 使在一定的外界条件（输入与干扰）作用下机器、 设备或生产过程的某个工作状态或参数（即被控量） 自动地按照预定的规律运行。 即自动控制是研究系统及其输入、输出三者之间的 动态关系。 控制三要素：控对象、控制目标、控制装置
工作在不同场合 下的自动控制系 统，对它有不同 的性能要求。图 示为在阶跃输入 信号下，几种系 统的被控量的变 化过程。图中x(t) 表示输入，y(t)表 示输出。
图 控制系统的阶跃输入输出
机电系统在机械的主功能、动力功能、 信息功能和控制功能上引进微电子技术，并 将机械装置与电子装置用相关软件有机结合 而构成系统的总称。 因此，机电系统不仅是人的肢体的延伸， 还是人的感官与头脑的延伸。 具有“智能化”的特征是机电系统与机 械电气化在功能上的本质差别。
复杂机电系统 的人工智能控制技术
机械工程学院
智能控制研究室
赵升吨 教授/博导 2013.9
本课程设置的必要性主要体现在 以下几个方面：
(1)传授系统的自动控制知识的需要——古典、 现代、智能 (2)现代复杂机电系统及其控制技术研发 (3)人工智能在机电系统中应用
第二章 机电自动控制简介
自动控制的基本原理 自动控制理论发展的三个阶段 机电系统工程的发展方向 讲授内容及教学计划
•
•
偏差：系统的输入量与反馈量之差或之和（即比较环节的输出值）。
控制量：被控对象的输入量。由于往往是偏差的某种函数，因此，也可将偏差 看成为控制量。
对控制系统的基本要求 (稳、快、准)
1.系统的稳定性
是指系统在受到外界扰动作用时，系统地输出将偏离平
衡位置，当这个扰动作用去除后，系统恢复到原来的平 衡状态或者区域一个新的平衡状态的能力。 由于系统存在着惯性，当系统的各个参数分配不恰当时， 将会引起系统的震荡而失去工作能力。
•
•
偏差：系统的输入量与反馈量之差或之和（即比较环节的输出值）。
控制量：被控对象的输入量。由于往往是偏差的某种函数，因此，也可将偏差 看成为控制量。
古典控制理论（自动调节原理）的发展历程
• 18世纪，詹姆斯· 瓦特（James,Watt）1765年发明了蒸汽机，1868年 发表了调节器一文，文中指出控制品质可用微分方程来描述，而稳定 性可用特征方程根的位置来分析，进一步为控制蒸汽机速度而设计了 离心调节器。从而标志着自动控制理论的诞生。 • 1922年，迈纳斯基研制出船舶操纵自动控制器，并且证明了如何从描 述系统的微分方程中确定系统的稳定性。 • 1932年，奈奎斯特（H.Nyquist）提出了一种相当简便的方法，根据 对稳态正弦输入的开环响应，确定闭环系统的稳定性。 • 1934年，黑曾提出了用于位置控制系统的伺服机构的概念，讨论了精 确跟踪变化的输入信号的继电式伺服机构。 • 1945年，伯德（H.W.Bode）提出了简便而实用的频率域中的伯德图法， 判断系统的稳定性及用来设计和改进新系统。 • 1948年，伊凡思（W.R.Evans）提出了直观而形象的判断系统稳定性 的根轨迹法。 • 20世纪40-50年代初，劳斯(E.J.Routh)和赫尔维茨（Hurwitz）提出 了系统稳定性的代数判据。
信息量），和加工材料和刀具、工模具之间相对
运动共同产生的。 也就是说形状变化过程为借助能量流程把相 应于信息流程中的形状变化信息施加于材料流程 的过程。
一般来说，刀具或工模具所包含的形状信息量 越少，则它们与加工材料的相对运动对于材料的形
状变化所起的作用越大，反之亦然。
闭式模锻：传递介质（模锻）已包含了所要求的全
部形状信息，因而传递介质与加工材料的相对运动
就变得很简单。
车削加工：车刀所包含的形状信息量很少，为了形 成所需形状零件，甚至要求三种相对运动。
原动机的运动和动力特性越好，则传动
部件越简单！
现代机器的原动机综合性能越来越好！
传动部件趋向于系列化与标准化！ 伺服直接驱动与近零传动是发展趋势！
二、自动控制的基本原理
（2）. 自动控制
对于这样简单的控制形式，如果能找到一个控制器来代替人的职能， 这样人工控制系统就变成自动控制系统了。
设定信号 u1
减速器 + 电压放大器 功率放大器
u2
M
热电偶 调压器 加热电阻丝
～ 220V
图 恒温箱的自动控制系统
-发动机的瓦特式速度调节器
根据希望的发动机速度与实际的发动机速度之差对进入到发动机内的燃 料数量进行调整。 当发动机工作于期望 的转速时，高压油将 不进入动力油缸的任 何一侧，进入发动机的 燃料流量和发动机转 速均保持稳定。如果 由于扰动，使得实际速 度下降到低于希望 值，则速度调节器的 离心力下降，导致控 制阀向下移动，从而 对发动机的燃料供应 增多，发动机的速度 增大，直到达到希望 的速度时为止。,
图
瓦特速度控制系统
2. 系统及控制系统
• 系统 能完成一定任务的一些部件的组合。 • 机械系统 以实现一定的机械运动、输出一定的机械能，以及承受 一定的机械载荷为目的的系统，称为机械系统。对于机 械系统，其输入和输出分别称为“激励”和“响应”。 • 控制系统 系统的可变输出，如果能按照要求由参考输入或控制输 入进行调节的，即称作控制系统。
3、自动控制理论发展的三个阶段
1）.古典控制理论阶段（20世纪20-50年代）
依据被控对象的数学模型（传递函数），解决在频 率域上线性、定常、单输入、单输出系统的反馈控制问 题
2）.现代控制理论阶段（20世纪60-70年代）
依靠被控对象的数学模型（状态方程），解决在时 间域上对非线性、时变系统的多输入多输出系统的有效 控制问题。
控制系统基本概念
指令
希望值/指令值
控制器
控制量
被控对象 传感器
输出量/被控量
• • • • • •
被控对象：在控制理论和控制技术中，运动规律或状态需要控制的装置或元件 称为被控对象（控制对象）。 控制器：在控制系统中，除被控对象以外的所有装置，统称为控制器。 给定元件：控制系统中主要用于产生给定信号（指令信号）的元件。 反馈元件（测量元件）：控制系统中用于测量被控量（输出量），产生反馈信 号的元件。反馈信号与输出量之间往往存在确定的函数关系。 被控量：表征被控对象运动规律或状态的物理量。实质上是系统的输出（输出 量）。 指令值：希望的被控对象运动规律或状态的物理量（或称参考输入）。
3）.大系统智能控制阶段（20世纪80年代至今）
不依靠被控对象的数学模型，解决复杂不确定的大 系统的人工智能控制问题。
1）.古典控制理论阶段
从系统、输入、输出三者之间的关 系出发，根据已知条件与求解问题的不 同，古典控制Βιβλιοθήκη Baidu的任务主要有以下三种：
a.已知系统和输入，求系统的输出，即系统分析问
题； b.已知系统和系统的理想输出，设计输入，即最优 控制问题； c.已知系统的输入和输出，求系统的结构与参数， 即系统辨识问题。
性能信息流程涉及材料的初始性能和通过各种加工
过程所产生的材料性能的变化。
在材料加工过程中，由于把形状变化信息加
于材料，最终形状信息就等于材料的初始形
状信息与加工所施加的形状变化信息之和。
工件最终的性能则是初始和加工过程两方面性能变 化综合作用的结果。
形状变化信息是由刀具和工模具（具有一定形状
恒温系统
实现恒温控制有两种方法 - 人工控制和自动控制 （1）. 人工控制 通过改变调压器的电压来达到控制温度的目的。箱内温度是由温度计测 量的。
图 人工控制的恒温箱
（1）. 人工控制
a. 观测由测量元件（温度计）测出的恒温箱（被控制元件）的温度； ----测量 b. 与要求的温度值（给定值）进行比较，得出偏差的大小和方向； ----比较 c. 根据偏差大小和方向再进行控制：当温度高于所要求的给定温度值 时，就调节调压器动触头使电压减小，温度降低；若温度低于给定的值， 则调节调压器动触头，使电压增加，温度升高； ----调节 d. 如温度还达不到要求时，要反复进行上面的步骤操作。 ----循环 因此，人工控制的过程就是测量、求偏差、再控制以纠正偏差的过 程。也就是“检测偏差用以纠正偏差”的过程。
自动控制和人工控制的基本原理是相同的,
它们都是建立在“测量偏差,修正偏差”的基 础上,并且为了测量偏差,必须把系统的实际输 出反馈到输入端。 自动控制和人工控制的区别在于自动控制 用控制器代替人完成控制。 总之,所谓自动控制就是在没有人直接参 与的情况下,利用控制装置使被控对象中某一 物理量或数个物理量准确地按照预定的要求规 律变化。
对控制系统的基本要求
(稳、快、准)
不同的被控对象，对稳、快、准的要且各有侧重。
例如：随动系统：快速性；调速系统：稳定性。
同一系统稳、快、准三方面的要求有时相互制约的。
提高了系统的快速性，可能导致系统的不稳定，可能
会有强烈振荡；
改善了系统的稳定性，又可能使系统的稳态精度降低，
控制过程可能又过于迟缓
稳定性的要求是系统正常工作的首要条件。
对控制系统的基本要求(稳、快、准) 2.响应的快速性
是指当系统实际输出量与期望的输出量
之间产生偏差时，消除这种偏差的快速性。
这是在系统稳定的前提下提出 的。
对控制系统的基本要求 (稳、快、准)
3.响应的准确性
是指在调整过程结束后输出量与期望
的输出量之间的偏差，或称为静态精度。 这是衡量系统工作性能的重要指标。
控制系统基本概念
指令
希望值/指令值
控制器
控制量
被控对象 传感器
输出量/被控量
• • • • • •
被控对象：在控制理论和控制技术中，运动规律或状态需要控制的装置或元件 称为被控对象（控制对象）。 控制器：在控制系统中，除被控对象以外的所有装置，统称为控制器。 给定元件：控制系统中主要用于产生给定信号（指令信号）的元件。 反馈元件（测量元件）：控制系统中用于测量被控量（输出量），产生反馈信 号的元件。反馈信号与输出量之间往往存在确定的函数关系。 被控量：表征被控对象运动规律或状态的物理量。实质上是系统的输出（输出 量）。 指令值：希望的被控对象运动规律或状态的物理量（或称参考输入）。
机电系统工程知识的内容
1).系统理论和系统思想贯穿始终，因此系统科 学是机电系统工程的思维基础。 2).人们在设计、规划、控制和运筹机电系统是， 总是追求总体最优，因而必然要涉及大量的 运筹学、控制论和信息论的技术和方法，这 些构成了机电系统工程的技术基础。 3).机电系统所设计的工艺、方法、技术、设备 等市机电系统工程赖以生存的基石，它们构 成了整个机电系统工程的专业基础。
本课程预期达到的效果教学效果
教材情况
如何构建先进的机电控制系统？
材料加工的基本要素和流程
三个基本要素：材料、能量和信息
输入材料（i） 输入能量（i） 输入信息（i） 输出材料（o）(产品+废料)
材料加工 过程
输出能量（o）（损失） 输出信息（o）(形状、性能)
信息流程包括形状信息和性能信息
三、自动控制理论发展的三个阶段
• 欧洲往往以理论研究为主导 • 美国将技术研究作为热点
• 日本着重从事应用技术的开发工作，也就是将技术 变为可赚钱的产品
而智能控制更实用！ 研究及应用领域亟待开发！
• 美国著名的控制论创始人维纳（N.Wiener，18941964年）系统地总结了前人的研究成果，1948年 发表了《控制论——或关于在动物和机器中控制 和通讯的科学》著作。书中论述了控制理论的一 般方法，推广了反馈的概念（目的性行为可以用 反馈来代替，从而突破了生命体和非生命体（机 器）的界限），为控制论这门学科的产生及应用 奠定了坚实的基础。 • F.H.George在《控制论基础》中明确指出，控制 论的焦点就是模拟和综合人类的智能问题。
现代控制理论阶段（20世纪60-70年代）
伴随着多输入多输出的现代设备变得愈来愈复杂，需要大量 方程来描述现代控制系统，因为数字计算机的出现为复杂系 统的时域分析提供了可能性。 系统辨识：依据对象的输入输出数据，不断地辨识模型参数。 自适应控制：控制系统能修正自身的特性，以适应对象和扰 动的动态特性。 自适应控制的对象结构已知，仅仅是参数未知，仍基于数学 模型。 自适应控制与常规反馈控制及最优控制的区别只是自适应控 制所依据的关于模型和扰动的先验知识比较少。需要在系统 的运行过程中去不断提取有关模型的信息，使模型逐渐完善。 模型参考自适应控制系统(Model Refernce Adaptive System,简称MRAS）.由参考模型，被控对象，反馈控制器和 调整控制其参数自适应机构组成。 自校正调节器（Self-tuning Regulator,简称STR）。具 有一个被控对象数学模型的在线辨识环节。
所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下， 利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器）， 使在一定的外界条件（输入与干扰）作用下机器、 设备或生产过程的某个工作状态或参数（即被控量） 自动地按照预定的规律运行。 即自动控制是研究系统及其输入、输出三者之间的 动态关系。 控制三要素：控对象、控制目标、控制装置
工作在不同场合 下的自动控制系 统，对它有不同 的性能要求。图 示为在阶跃输入 信号下，几种系 统的被控量的变 化过程。图中x(t) 表示输入，y(t)表 示输出。
图 控制系统的阶跃输入输出
机电系统在机械的主功能、动力功能、 信息功能和控制功能上引进微电子技术，并 将机械装置与电子装置用相关软件有机结合 而构成系统的总称。 因此，机电系统不仅是人的肢体的延伸， 还是人的感官与头脑的延伸。 具有“智能化”的特征是机电系统与机 械电气化在功能上的本质差别。
复杂机电系统 的人工智能控制技术
机械工程学院
智能控制研究室
赵升吨 教授/博导 2013.9
本课程设置的必要性主要体现在 以下几个方面：
(1)传授系统的自动控制知识的需要——古典、 现代、智能 (2)现代复杂机电系统及其控制技术研发 (3)人工智能在机电系统中应用
第二章 机电自动控制简介
自动控制的基本原理 自动控制理论发展的三个阶段 机电系统工程的发展方向 讲授内容及教学计划
•
•
偏差：系统的输入量与反馈量之差或之和（即比较环节的输出值）。
控制量：被控对象的输入量。由于往往是偏差的某种函数，因此，也可将偏差 看成为控制量。
对控制系统的基本要求 (稳、快、准)
1.系统的稳定性
是指系统在受到外界扰动作用时，系统地输出将偏离平
衡位置，当这个扰动作用去除后，系统恢复到原来的平 衡状态或者区域一个新的平衡状态的能力。 由于系统存在着惯性，当系统的各个参数分配不恰当时， 将会引起系统的震荡而失去工作能力。
•
•
偏差：系统的输入量与反馈量之差或之和（即比较环节的输出值）。
控制量：被控对象的输入量。由于往往是偏差的某种函数，因此，也可将偏差 看成为控制量。
古典控制理论（自动调节原理）的发展历程
• 18世纪，詹姆斯· 瓦特（James,Watt）1765年发明了蒸汽机，1868年 发表了调节器一文，文中指出控制品质可用微分方程来描述，而稳定 性可用特征方程根的位置来分析，进一步为控制蒸汽机速度而设计了 离心调节器。从而标志着自动控制理论的诞生。 • 1922年，迈纳斯基研制出船舶操纵自动控制器，并且证明了如何从描 述系统的微分方程中确定系统的稳定性。 • 1932年，奈奎斯特（H.Nyquist）提出了一种相当简便的方法，根据 对稳态正弦输入的开环响应，确定闭环系统的稳定性。 • 1934年，黑曾提出了用于位置控制系统的伺服机构的概念，讨论了精 确跟踪变化的输入信号的继电式伺服机构。 • 1945年，伯德（H.W.Bode）提出了简便而实用的频率域中的伯德图法， 判断系统的稳定性及用来设计和改进新系统。 • 1948年，伊凡思（W.R.Evans）提出了直观而形象的判断系统稳定性 的根轨迹法。 • 20世纪40-50年代初，劳斯(E.J.Routh)和赫尔维茨（Hurwitz）提出 了系统稳定性的代数判据。
信息量），和加工材料和刀具、工模具之间相对
运动共同产生的。 也就是说形状变化过程为借助能量流程把相 应于信息流程中的形状变化信息施加于材料流程 的过程。
一般来说，刀具或工模具所包含的形状信息量 越少，则它们与加工材料的相对运动对于材料的形
状变化所起的作用越大，反之亦然。
闭式模锻：传递介质（模锻）已包含了所要求的全
部形状信息，因而传递介质与加工材料的相对运动
就变得很简单。
车削加工：车刀所包含的形状信息量很少，为了形 成所需形状零件，甚至要求三种相对运动。
原动机的运动和动力特性越好，则传动
部件越简单！
现代机器的原动机综合性能越来越好！
传动部件趋向于系列化与标准化！ 伺服直接驱动与近零传动是发展趋势！
二、自动控制的基本原理
（2）. 自动控制
对于这样简单的控制形式，如果能找到一个控制器来代替人的职能， 这样人工控制系统就变成自动控制系统了。
设定信号 u1
减速器 + 电压放大器 功率放大器
u2
M
热电偶 调压器 加热电阻丝
～ 220V
图 恒温箱的自动控制系统
-发动机的瓦特式速度调节器
根据希望的发动机速度与实际的发动机速度之差对进入到发动机内的燃 料数量进行调整。 当发动机工作于期望 的转速时，高压油将 不进入动力油缸的任 何一侧，进入发动机的 燃料流量和发动机转 速均保持稳定。如果 由于扰动，使得实际速 度下降到低于希望 值，则速度调节器的 离心力下降，导致控 制阀向下移动，从而 对发动机的燃料供应 增多，发动机的速度 增大，直到达到希望 的速度时为止。,
图
瓦特速度控制系统
2. 系统及控制系统
• 系统 能完成一定任务的一些部件的组合。 • 机械系统 以实现一定的机械运动、输出一定的机械能，以及承受 一定的机械载荷为目的的系统，称为机械系统。对于机 械系统，其输入和输出分别称为“激励”和“响应”。 • 控制系统 系统的可变输出，如果能按照要求由参考输入或控制输 入进行调节的，即称作控制系统。
3、自动控制理论发展的三个阶段
1）.古典控制理论阶段（20世纪20-50年代）
依据被控对象的数学模型（传递函数），解决在频 率域上线性、定常、单输入、单输出系统的反馈控制问 题
2）.现代控制理论阶段（20世纪60-70年代）
依靠被控对象的数学模型（状态方程），解决在时 间域上对非线性、时变系统的多输入多输出系统的有效 控制问题。
控制系统基本概念
指令
希望值/指令值
控制器
控制量
被控对象 传感器
输出量/被控量
• • • • • •
被控对象：在控制理论和控制技术中，运动规律或状态需要控制的装置或元件 称为被控对象（控制对象）。 控制器：在控制系统中，除被控对象以外的所有装置，统称为控制器。 给定元件：控制系统中主要用于产生给定信号（指令信号）的元件。 反馈元件（测量元件）：控制系统中用于测量被控量（输出量），产生反馈信 号的元件。反馈信号与输出量之间往往存在确定的函数关系。 被控量：表征被控对象运动规律或状态的物理量。实质上是系统的输出（输出 量）。 指令值：希望的被控对象运动规律或状态的物理量（或称参考输入）。
3）.大系统智能控制阶段（20世纪80年代至今）
不依靠被控对象的数学模型，解决复杂不确定的大 系统的人工智能控制问题。
1）.古典控制理论阶段
从系统、输入、输出三者之间的关 系出发，根据已知条件与求解问题的不 同，古典控制Βιβλιοθήκη Baidu的任务主要有以下三种：
a.已知系统和输入，求系统的输出，即系统分析问
题； b.已知系统和系统的理想输出，设计输入，即最优 控制问题； c.已知系统的输入和输出，求系统的结构与参数， 即系统辨识问题。
性能信息流程涉及材料的初始性能和通过各种加工
过程所产生的材料性能的变化。
在材料加工过程中，由于把形状变化信息加
于材料，最终形状信息就等于材料的初始形
状信息与加工所施加的形状变化信息之和。
工件最终的性能则是初始和加工过程两方面性能变 化综合作用的结果。
形状变化信息是由刀具和工模具（具有一定形状
恒温系统
实现恒温控制有两种方法 - 人工控制和自动控制 （1）. 人工控制 通过改变调压器的电压来达到控制温度的目的。箱内温度是由温度计测 量的。
图 人工控制的恒温箱
（1）. 人工控制
a. 观测由测量元件（温度计）测出的恒温箱（被控制元件）的温度； ----测量 b. 与要求的温度值（给定值）进行比较，得出偏差的大小和方向； ----比较 c. 根据偏差大小和方向再进行控制：当温度高于所要求的给定温度值 时，就调节调压器动触头使电压减小，温度降低；若温度低于给定的值， 则调节调压器动触头，使电压增加，温度升高； ----调节 d. 如温度还达不到要求时，要反复进行上面的步骤操作。 ----循环 因此，人工控制的过程就是测量、求偏差、再控制以纠正偏差的过 程。也就是“检测偏差用以纠正偏差”的过程。
自动控制和人工控制的基本原理是相同的,
它们都是建立在“测量偏差,修正偏差”的基 础上,并且为了测量偏差,必须把系统的实际输 出反馈到输入端。 自动控制和人工控制的区别在于自动控制 用控制器代替人完成控制。 总之,所谓自动控制就是在没有人直接参 与的情况下,利用控制装置使被控对象中某一 物理量或数个物理量准确地按照预定的要求规 律变化。
对控制系统的基本要求
(稳、快、准)
不同的被控对象，对稳、快、准的要且各有侧重。
例如：随动系统：快速性；调速系统：稳定性。
同一系统稳、快、准三方面的要求有时相互制约的。
提高了系统的快速性，可能导致系统的不稳定，可能
会有强烈振荡；
改善了系统的稳定性，又可能使系统的稳态精度降低，
控制过程可能又过于迟缓
稳定性的要求是系统正常工作的首要条件。
对控制系统的基本要求(稳、快、准) 2.响应的快速性
是指当系统实际输出量与期望的输出量
之间产生偏差时，消除这种偏差的快速性。
这是在系统稳定的前提下提出 的。
对控制系统的基本要求 (稳、快、准)
3.响应的准确性
是指在调整过程结束后输出量与期望
的输出量之间的偏差，或称为静态精度。 这是衡量系统工作性能的重要指标。
控制系统基本概念
指令
希望值/指令值
控制器
控制量
被控对象 传感器
输出量/被控量
• • • • • •
被控对象：在控制理论和控制技术中，运动规律或状态需要控制的装置或元件 称为被控对象（控制对象）。 控制器：在控制系统中，除被控对象以外的所有装置，统称为控制器。 给定元件：控制系统中主要用于产生给定信号（指令信号）的元件。 反馈元件（测量元件）：控制系统中用于测量被控量（输出量），产生反馈信 号的元件。反馈信号与输出量之间往往存在确定的函数关系。 被控量：表征被控对象运动规律或状态的物理量。实质上是系统的输出（输出 量）。 指令值：希望的被控对象运动规律或状态的物理量（或称参考输入）。
机电系统工程知识的内容
1).系统理论和系统思想贯穿始终，因此系统科 学是机电系统工程的思维基础。 2).人们在设计、规划、控制和运筹机电系统是， 总是追求总体最优，因而必然要涉及大量的 运筹学、控制论和信息论的技术和方法，这 些构成了机电系统工程的技术基础。 3).机电系统所设计的工艺、方法、技术、设备 等市机电系统工程赖以生存的基石，它们构 成了整个机电系统工程的专业基础。
本课程预期达到的效果教学效果
教材情况
如何构建先进的机电控制系统？
材料加工的基本要素和流程
三个基本要素：材料、能量和信息
输入材料（i） 输入能量（i） 输入信息（i） 输出材料（o）(产品+废料)
材料加工 过程
输出能量（o）（损失） 输出信息（o）(形状、性能)
信息流程包括形状信息和性能信息
三、自动控制理论发展的三个阶段
• 欧洲往往以理论研究为主导 • 美国将技术研究作为热点
• 日本着重从事应用技术的开发工作，也就是将技术 变为可赚钱的产品
而智能控制更实用！ 研究及应用领域亟待开发！
• 美国著名的控制论创始人维纳（N.Wiener，18941964年）系统地总结了前人的研究成果，1948年 发表了《控制论——或关于在动物和机器中控制 和通讯的科学》著作。书中论述了控制理论的一 般方法，推广了反馈的概念（目的性行为可以用 反馈来代替，从而突破了生命体和非生命体（机 器）的界限），为控制论这门学科的产生及应用 奠定了坚实的基础。 • F.H.George在《控制论基础》中明确指出，控制 论的焦点就是模拟和综合人类的智能问题。
现代控制理论阶段（20世纪60-70年代）
伴随着多输入多输出的现代设备变得愈来愈复杂，需要大量 方程来描述现代控制系统，因为数字计算机的出现为复杂系 统的时域分析提供了可能性。 系统辨识：依据对象的输入输出数据，不断地辨识模型参数。 自适应控制：控制系统能修正自身的特性，以适应对象和扰 动的动态特性。 自适应控制的对象结构已知，仅仅是参数未知，仍基于数学 模型。 自适应控制与常规反馈控制及最优控制的区别只是自适应控 制所依据的关于模型和扰动的先验知识比较少。需要在系统 的运行过程中去不断提取有关模型的信息，使模型逐渐完善。 模型参考自适应控制系统(Model Refernce Adaptive System,简称MRAS）.由参考模型，被控对象，反馈控制器和 调整控制其参数自适应机构组成。 自校正调节器（Self-tuning Regulator,简称STR）。具 有一个被控对象数学模型的在线辨识环节。