当前课程知识点：自动控制理论（1） > 第一周：绪论及基础知识 > 绪论 > 视频
同学们好
欢迎来到
自动控制理论教学的课堂
我是清华大学自动化系的赵千川
那么我先来介绍一下我们这门课
和整个这个控制理论
大概的一个脉络
好让同学知道
我们所学的这课的知识
在整个控制理论当中
处在一个什么样的位置
那么控制理论
它是以反馈这种原理为核心
发展起来的相关的一些理论方法
包括在工程实践当中
指导的一些设计流程
那么我们这门课所学的
叫经典控制理论
它是1940年代也就是二战前后呢
发展成熟起来的控制理论
它主要是面向单变量的控制系统
那么有非常广泛的应用
它所依据的理论方法呢
主要是频域的分析和设计工具
那么包括以传递函数为对象
包括以波特图 奈奎斯特图
还有根轨迹等方法
做这个系统的分析设计
这些内容大家都会
在我们的课程当中学到
它的最大的优点
是它有非常清晰的物理概念
那么在实际当中
我刚才提到也是非常应用广泛
那么也是工程人员所广为接受的
那么它在这个应用成功以后
人们就希望能够把控制发展到
对于更复杂的问题
那么更高深的这样的
一些控制的理论上面的探讨
特别是像多变量的系统
如何进行控制
那么到1960年
也是在这个美苏军备竞赛
这个航天发展非常快的情况下
随着计算机的出现
就出现了另外新的这个控制理论
是一个新的阶段
它称为现代控制理论
那么它是以状态空间方法
是在时域里展开分析
那么可以做到燃料最省等等
最优的这样的一些控制指标
那么它的好处
是可以处理单变量
也可以处理多变量
那么这是在1960年代
发展起来的现代控制理论
我们还有一门课程
称为自动控制理论二
也通常直接称为现代控制
那么这方面的理论
大家如果有兴趣可以去学习
在这个现代控制理论
发展的基础之上
人们又想起这个频域发展
它的这个频域方法
有很多这个物理上
比较直观这样的优点
能不能把它进行进一步的推广
那么到1980年代前后
人们就将现代控制
所解决的多变量问题
和经典的这个频域方法
这两者相结合
那么发展出来
所谓的后现代理论
后现代理论
它是以算子理论为基础
听起来可能有点复杂
但是它具有这个频域
直观解释这样的一些优点
那么我们有一门研究生的课程
称为线性系统理论
那么也录了慕课的课程
大家有兴趣可以
在这方面去深入的学习
那么以上从经典的控制
到现代控制到后现代控制
这些理论它们主要的
都是针对线性对象
也就是线性系统
来展开分析和控制的设计
那么这样的话
对于一些实际当中
可能出现的非线性现象
那么有一些控制理论的结果
就出现偏差
那么人们后来在1990年代
进一步的去研究
那么针对一些
典型的特殊类型的
这个非线性对象
发展出来相应的控制理论
我们把它称为非线性控制理论
那么这是从理论的角度
人们对控制问题控制工程问题
做了很多的探讨
那么到目前为止
这个控制理论发展到什么程度
它的前沿在哪里
我们想用一段小的视频
跟大家展示所谓的智能控制
那么也就是把人工智能的想法
把这个学习这种想法和能力
跟这个控制问题结合起来
看一看我们的计算机控制底下
这个机器它自己能不能
自己学会这个控制的这个策略
那么这个大家可以欣赏一下
我们这个视频里头
从开始这个机器东倒西歪
它自己站不住
那么就像一个小孩一样
他可能开始刚学会爬
然后站起来经常会摔跤
但是他有学习能力
所以他可以自己来探索说
如何我在快摔倒的时候
采取一个正确的动作
能够让我恢复到
一个竖直站立的
这样一个位置
那我们这个小视频当中
大家可以看到计算机
也尝试模仿人类
这种智能的行为
学习的行为
最终花了大概十来分钟的时间
他能够自己学会站立
这是一个很了不起的一个实验
我们现在看来很神秘
但是我希望鼓励我们同学
通过学习我们这个课程
能够慢慢的掌握这个控制的
基本的原理和它的方法
特别是反馈控制的思想
能够有朝一日开发出来更加智能
更加先进的这个控制的系统
那么同时
如果有志于研究的同学
也鼓励你们探索看看
这样的一个智能的控制
它的理论方法
到底有哪些基本的内容
那么有哪些极限
我们能够做到什么程度
那么下边我来介绍一下
我们这个课程使用的教材
这个教材是
由清华大学出版社出版
由吴麒和王诗宓教授主编的
叫自动控制原理
它分为上下册
这个自动控制原理这本教材
它里边包含了
经典和现代两部分内容
同学们可以根据
我们这个课程PPT
所对应的知识点
来阅读相应的这个章节
那么这个课上也配了相应的习题
那么教材里头也有习题
并且与教材相配套有一套习题集
同学们可以通过课下
自己来做一些习题的练习
能够复习这个课程的内容
进一步加深对课程的内容的理解
那我们这个慕课课程的整个录制
也包括了我们这个理论讲解部分
是我们自动化系
这个控制理论的这个课组来
老师们来给大家讲解的
那么我们也有实验的演示部分
这部分是由我们自动化系的
实验教学中心的老师
负责给大家演示的
希望大家对我们的课程喜欢
另外如果有什么建议
也可以给我们提出 我们来改进
-绪论
--视频
-拉普拉斯变换定义及性质（一）
--视频
-拉普拉斯变换定义及性质（一）--作业
-拉普拉斯变换定义及性质（二）
--视频
-拉普拉斯变换定义及性质（二）--作业
-卷积定义、定理及性质
--视频
-卷积定义、定理及性质--作业
-拉普拉斯逆变换及应用（一）：拉普拉斯逆变换定义
--视频
-拉普拉斯逆变换及应用（一）：拉普拉斯逆变换定义--作业
-拉普拉斯逆变换及应用（二）：拉普拉斯逆变换应用
--视频
-拉普拉斯逆变换及应用（二）：拉普拉斯逆变换应用--作业
-控制的基本概念
--视频
-控制的基本概念--作业
-控制系统的微分方程描述（一）
--视频
-控制系统的微分方程描述（一）--作业
-控制系统的微分方程描述（二）
--视频
-控制系统的微分方程描述（二）--作业
-控制系统的传递函数描述（一）：Laplace变换知识回顾
--视频
-控制系统的传递函数描述（一）：Laplace变换知识回顾--作业
-控制系统的传递函数描述（二）：控制系统的传递函数描述
--视频
-控制系统的传递函数描述（二）：控制系统的传递函数描述--作业
-框图及其变换（一）：传递函数框图定义及连接方式
--视频
-框图及其变换（一）：传递函数框图定义及连接方式--作业
-框图及其变换（二）：传递函数框图变换
--视频
-第二周：控制系统的概念及数学模型--框图及其变换（二）：传递函数框图变换
-信号流图
--视频
-信号流图--作业
-控制系统的基本单元
--视频
-控制系统的基本单元--作业
-非线性单元的线性化
--视频
-第二周：控制系统的概念及数学模型--非线性单元的线性化
-稳定性
--视频
-第三周：线性系统时域分析（一）--稳定性
-稳定的Liapunov定义
--视频
-稳定的Liapunov定义--作业
-稳定性的代数判据（一）：Routh判据
--视频
-稳定性的代数判据（一）：Routh判据--作业
-稳定性的代数判据（二）：系统稳定的必要条件
--视频
-稳定性的代数判据（二）：系统稳定的必要条件--作业
-参数稳定性，参数稳定域
--视频
-参数稳定性，参数稳定域--作业
-静态误差（一）：误差和静态误差定义
--Video
-第四周：线性系统时域分析（二）--静态误差（一）：误差和静态误差定义
-静态误差（二）：静态误差与输入
--Video
-静态误差（三）：静态误差的计算
--Video
-静态误差（三）：静态误差的计算--作业
-静态误差（四）：系统类型与静态误差的关系
--Video
-静态误差（四）：系统类型与静态误差的关系--作业
-静态误差（五）：静态误差的物理和理论解释
--Video
-静态误差（六）：扰动引起的静态误差
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-静态误差（六）：扰动引起的静态误差--作业
-动态性能指标
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-动态性能指标--作业
-高阶系统动态性能的二阶近似
--Video
-高阶系统动态性能的二阶近似--作业
-控制系统的校正
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-控制系统的校正--作业
-频率特性引言
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-频率特性引言--作业
-Fourier变换
--Video
-第五周：频率响应法（一）--Fourier变换
-频率特性函数
--Video
-频率特性函数--作业
-频率特性的图像
--Video
-频率特性的图像--作业
-基本环节的频率特性
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-基本环节的频率特性--作业
-复杂频率特性的绘制（一）
--Video
-复杂频率特性的绘制（一）--作业
-复杂频率特性的绘制（二）
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-复杂频率特性的绘制（二）--作业
-复杂频率特性的绘制（三）
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-第五周：频率响应法（一）--复杂频率特性的绘制（三）
-闭环频率特性
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-闭环频率特性--作业
-Nyquist稳定判据（一）
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-Nyquist稳定判据（一）--作业
-Nyquist稳定判据（二）
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-第六周：频率响应法（二）--Nyquist稳定判据（二）
-Nyquist稳定判据（三）
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-第六周：频率响应法（二）--Nyquist稳定判据（三）
-相对稳定性（稳定裕量）
--Video
-相对稳定性（稳定裕量）--作业
-从开环频率特性研究闭环系统性能
--Video
-从开环频率特性研究闭环系统性能--作业
-基于频率特性的控制器设计思路
--Video
-根轨迹方法简介
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-根轨迹方法简介--作业
-根轨迹条件
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-根轨迹条件--作业
-根轨迹性质
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-根轨迹性质--作业
-根轨迹的图像
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-根轨迹的图像--作业
-条件稳定系统
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-条件稳定系统--作业
-零极点对根轨迹的影响
--Video
-零极点对根轨迹的影响--作业
-参数根轨迹和根轨迹族
--Video
-第七周：根轨迹方法--参数根轨迹和根轨迹族
-延时系统的根轨迹
--Video
-延时系统的根轨迹--作业
-补根轨迹与全根轨迹
--Video
-补根轨迹与全根轨迹--作业
-校正问题及其实现方式
--Video
-校正问题及其实现方式--作业
-校正装置的设计方法
--Video
-校正装置的设计方法--作业
-超前校正装置的特性
--Video
-超前校正装置的特性--作业
-基于根轨迹法设计超前校正装置
--Video
-基于根轨迹法设计超前校正装置--作业
-基于Bode图设计超前校正装置
--Video
-基于Bode图设计超前校正装置--作业
-滞后校正装置的特性
--Video
-滞后校正装置的特性--作业
-基于根轨迹法设计滞后校正装置
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-基于根轨迹法设计滞后校正装置--作业
-基于Bode 图设计滞后校正装置
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-基于Bode 图设计滞后校正装置--作业
-超前-滞后校正装置的特性
--Video
-超前-滞后校正装置的特性--作业
-基于根轨迹法设计超前-滞后校正
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-基于根轨迹法设计超前-滞后校正--作业
-基于Bode图设计超前-滞后校正
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-基于Bode图设计超前-滞后校正--作业
-开环系统的期望频率特性
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-开环系统的期望频率特性--作业
-反馈校正
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-第九周 系统校正（二）--反馈校正
-直线倒立摆控制系统实验
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-非线性系统概述
--Video
-第十周 非线性系统分析（一）--非线性系统概述
-非线性系统的典型动力学特征
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-非线性系统的典型动力学特征--作业
-描述函数法定义
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-描述函数法定义--作业
-描述函数法求取
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-描述函数法求取--作业
-基于描述函数的稳定性分析
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-第十周 非线性系统分析（一）--基于描述函数的稳定性分析
-非线性系统自持振荡的分析
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-第十周 非线性系统分析（一）--非线性系统自持振荡的分析
-相平面与相轨迹
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-相平面与相轨迹--作业
-相轨迹的绘制方法
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-相轨迹的绘制方法--作业
-奇点
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-奇点--作业
-线性系统的相平面分析
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-线性系统的相平面分析--作业
-非线性系统的相平面分析
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-非线性系统的相平面分析--作业
-极限环及其产生条件
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-第十一周 非线性系统分析（二）--极限环及其产生条件
-非线性系统分析小结
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-非线性系统分析小结--作业
-采样控制系统概述
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-采样控制系统概述--作业
-脉冲采样与理想采样
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--采样系统
-脉冲采样与理想采样--作业
-采样定理
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-采样定理--作业
-零阶保持器
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-零阶保持器--作业
-z-变换
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-z-变换--作业
-脉冲传递函数（一）
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-第十二周：采样系统--脉冲传递函数（一）
-脉冲传递函数（二）：求脉冲传递函数的一般方法
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-第十二周：采样系统--脉冲传递函数（二）：求脉冲传递函数的一般方法
-z-平面上采样系统的稳定性分析
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-z-平面上采样系统的稳定性分析--作业
-w-平面上采样系统的稳定性分析
--视频
-w-平面上采样系统的稳定性分析--作业
-采样控制系统的时域分析
--视频
-采样控制系统的时域分析--作业
-修正的z-变换
--视频
-修正的z-变换--作业
-考试环节--期末考试
-考试环节--期中考试
