1.1.1 课程的主要章节介绍

课程的主要章节包括：

第一章概论，概论把课程的主要发展过程，在学科的地位，和学时的安排，进行介绍。

第二章控制系统的数学模型，本课程是相对完整的体系，从数学模型的建立，再根据数学模型从时间域和频率域来分析和综合系统。首先的问题就是建立数学模型，怎样建立的问题，这是本章解决的问题。

第三章时域瞬态响应分析在时间域内分析控制系统的性能，主要是动态性能。

第四章控制系统的频率特性经典控制系统中的一种重要分析方法，在时间域内分析要解微分方程，就发展了频域分析，频域和时域有一定的对应关系。本章介绍一些基本的概念。

第五章控制系统的稳定性分析闭环系统的稳定性是首要问题，系统如果不稳定，其他性能诸如快速性和准确性都无从谈起。

第六章控制系统的误差分析和计算本章内容关乎系统的准确性问题，如何使得控制系统的准确性较高，本章主要解决这个问题。

第七章控制系统的综合与校正  本章主要关乎如何设计控制器，采用不同的调节规律，使系统闭环满足预设要求，即系统的稳定性、快速性和准确性要求。

第九章控制系统的非线性问题严格来讲，所有实际物理系统都是非线性的，知识工程中所谓的线性系统，只是在一定工作范围内，非线性影响很小，而许多闭环系统，也存在一定数量问题不能通过线性化解决非线性问题，所以采用非线性控制的理论和方法，主要是描述函数法和相平面法进行非线性系统分析。

以上是本门课的主要内容。

1.1.2 概论介绍

第一章概论

概论主要介绍本门课程的主要内容，要研究什么问题。

首先，控制工程的发展，介绍发展历程，如何一步步发展到现在。

第二，控制系统的基本概念，主要介绍哪几个问题需要解决。

第三，在机械制造工业中应用，智能制造工程涉及到诸如位置、速度、压力等控制，因此，在这个领域内讲解控制工程的应用。

第四，初步讲一下控制系统的数学模型。

首先，第一小节

1.1.3 控制工程的发展

公元前1400-1100年，中国、埃及、巴比伦的人类最早控制思想。

公元100年，滴漏，自动计时装置。

公元1788年，瓦特--离心式调速器，飞球调速器，闭环调速系统。第一次工业革命。

1868年，Maxwell提出反馈控制及稳定性条件。

 1884年，Routh稳定性判据。

 1892年，Lyapunov提出稳定性理论。

1895年，Hurwitz提出稳定性判据，在频域提出稳定性判据。

 1932年，Nyquist，乃氏图判断闭环稳定性。

1945年，Bode，反馈放大器的一般设计方法，Bode图。

1948年，Wiener发表了《控制论》，标志经典控制理论基本形成：经典控制理论以传递函数为基础，主要研究单输入-单输出(SISO)系统的分析和控制问题。本学科的奠基人，MIT教授，在1936年到清华大学任访问教授期间萌发控制论。

1950年，Evans提出根轨迹法，这种方法与频域法是两种间接分析控制系统的方法，时域分析是直接方法。

1954年，钱学森，在美国英文出版《工程控制论》，将控制论推广到工程应用领域。

对钱学森“工程控制论”的贡献总结：

50年代到60年代：现代控制理论形成。以状态空间为基础，分析研究多输入-多输出。控制理论的研究重点开始由频域移到本质上式时域的状态空间法。

1956年，庞特里亚金提出极大值原理。

1957年，Bellman提出动态规划理论。

1960年，Kalman提出卡尔曼滤波理论。

1960-1980年，确定性系统的最优控制、随机系统的最优控制、复杂系统的自适应和自学习控制。

1980年至今：鲁棒控制、H无穷控制、非线性控制、智能控制等。以及许多经济、社会领域的控制，极大地改变了整个世界。

控制理论的中心思想是通过信息的传递、加工处理并加以反馈来进行控制，控制理论是信息学科的重要组成部门。

根据自动控制理论内容和发展的不同阶段，控制理论可分为：1.经典控制理论；2.现代控制理论

“经典控制理论”的内容是以传递函数为基础，以频率法和根轨迹法为分析和综合系统基本方法，主要研究单输入、单输出这类控制系统的分析和设计问题。

“现代控制理论”是在经典控制理论基础上，于10世纪60年代发展起来的。主要内容是以状态空间法为基础，研究多输入、多输出、时变参数、分布参数、随机参数、非线性等控制系统的分析和设计问题。

在控制理论的指导下，显著的成就：

第一颗人造卫星，前苏联；

第一艘载人飞船，前苏联，宇航员加加林。

1969年，人类第一次登上月球，阿姆斯特朗“他的一小步，人类的一大步”。

1981年，首架航天飞机，美国。

空间站，前苏联，1986年。和平号空间站。

仿人机器人。可在网上搜一些机器人视频，比如Boston Dynamics。

中国的神舟飞船系列，神舟五号到神舟十一号飞船载人航天成功。

美国火星探测器，勇气号、机遇号。

欧盟的土卫六探测器。

美国彗星深度撞击。

中国嫦娥系列。

导弹反卫星，中美两国。

中国火箭军东风-17—新型“高超音速滑翔飞行器”。

天宫与神舟飞船成功对接。

玉兔登月车、嫦娥三号。

智能生活(无人机、智能机器人)、兴趣发明。

控制工程的历史里程点：

未来控制系统的发展：

用钱学森的一句话来概括控制工程的意义。

本节必看的视频：