第1页，共34页，星期日，2025年，2月5日第1章绪论1-1机械工程控制论的基本含义1-2反馈控制的概念1-3控制系统应用实例1-4课程内容简介第2页，共34页，星期日，2025年，2月5日1-1机械工程控制论的基本含义1.控制论是研究生物系统、机器、人类社会组织等系统之中的控制与通信的一般规律的学科，着重于研究过程中的数学关系。1948年诺伯特·维纳发表了著名的《控制论——关于在动物和机中控制和通讯的科学》第3页，共34页，星期日，2025年，2月5日二战前后，自动控制技术在军事装备和工业设备中开始应用，实现了对某些机械系统和电气系统的自动化操纵。20世纪30年代末美国、日本和苏联的科学家们先后创立了用仅有两种工作状态的继电器组成的逻辑自动机的理论，并被迅速用于生产实践。在这一时期前后又出现了关于信息的计量方法和传输理论。在这些科学成就的推动下，曾亲自参加过自动化防空系统研制工作的美国数学家N.维纳于1948年把这些概念和理论应用于动物体内自动调节和控制过程的研究，并把动物和机器中的信息传递和控制过程视为具有相同机制的现象加以研究，建立了一门新的学科，称为控制论(cybernetics)。第4页，共34页，星期日，2025年，2月5日控制论是现代科学技术的一个新的边缘学科。它是自动控制、电子技术、无线电通讯、神经生理学、生物学、心理学、数理逻辑、计算机技术、统计力学等多种学科相互渗透的产物。控制论撇开对象的物质和能量的具体形态，撇开过程的物质或能量交换的方面，仅从生物机体和技术装置中控制的功能类比方面，研究对象和过程的各组成部分间信息的传递过程。第5页，共34页，星期日，2025年，2月5日控制论的三个基本部分1).信息论。主要是关于各种通路（包括机器、生物机体）中信息的加工传递和贮存的统计理论。信息论是一门用数理统计方法来研究信息的度量、传递和变换规律的科学。它主要是研究通讯和控制系统中普遍存在着信息传递的共同规律以及研究最佳解决信息的获限、度量、变换、储存和传递等问题的基础理论。第6页，共34页，星期日，2025年，2月5日2).自动控制系统的理论。主要是反馈论，包括从功能的观点对机器和物体中的调节和控制的一般规律的研究。根据自动控制技术发展的不同阶段，自动控制理论一般可分为“经典控制理论”和“现代控制理论”两大部分。经典控制理论的内容主要以传递函数为基础，研究单输入、单输出一类自动控制系统的分析和设计问题。由于发展较早，现已成熟。在工程上，相当成功地解决了大量实际问题，因此它是研究自动控制系统的重要理论基础。现代控制理论的内容主要以状态空间法为基础，研究多输入、多输出、定常数或变参数、线性或非线性一类自动控制系统的分析和设计问题。随着现代科学技术的发展，已出现最优控制、最佳滤波、模糊控制、系统辩识、自适应控制等一些新的控制方式。因此它也是研究庞大的系统工程和模仿人类的智能控制等方面必不可少的理论基础。第7页，共34页，星期日，2025年，2月5日3).电子计算机理论。即与人类思维过程相似的自动组织逻过程的理论。控制论从解决生产实践问题过程中形成、发展，是方法论，提供了一套思想和技术，反过来又向自然科学和社会科学的各个领域渗透。第8页，共34页，星期日，2025年，2月5日控制论+工程技术实践=工程控制论工程控制论的目的是把工程实践中所经常运用的设计原则和试验方法加以整理和总结，取其共性，提高成科学理论，使科学技术人员获得更广阔的眼界，用更系统的方法去观察技术问题，去指导千差万别的工程实践。从纯技术领域溢出,涌进了许多非技术部门,派生出生物控制论、神经控制论、经济控制论以及社会控制论。。。。第9页，共34页，星期日，2025年，2月5日2.机械工程控制论控制论+机械工程=机械工程控制论/机械工程控制研究对象研究系统、输入、输出三者之间的动态关系研究问题：系统分析；最优控制；最优设计；系统识别或系统辨识；；滤波与预测第10页，共34页，星期日，2025年，2月5日1-2机械工程系统中的信息传递、反馈以及反馈控制的概念1.信息、信息传递信息（information）是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式，客观世界中大量地存在、产生和传递着以这些方式表示出来的各种各样的信息。信号、密码、情报、消息。。。信息传递:信息在系统及过程中以某种关系动态地传递或称转换第11页，共34页，星期日，2025年，2月5日2.反馈、反馈控制（闭环控制）将系统的输出信号引回输