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极大值原理 极大值原理 maximum principle 最优控制理论中用以确定使受控系统或运动过程的给定性能指标取极大或极小值的最优控制的主要方法。在工程领域中很大一类最优控制问题都可采用极大值原理所提供的方法和原则来定出最优控制的规律。在理论上极大值原理还是最优控制理论形成和发展的基础。极大值原理是对分析力学中古典变分法的推广能用于处理由于外力源的限制而使系统的输入即控制作用有约束的问题。《最优过程的数学理论》一书中。 我今天的讲座就是讲自动控制的发展。从开始阶段的发生到形成一个控制理论讲整个这个进程。我们讲自动控制就是指这样的反馈控制系统这是有一个控制器跟一个控制对象组成的把这个控制对象的输出信号把它取回来测量回来以后跟所要求的信号进行比较。根据这误差告诉控制器这就是机器内部的工作了。让控制器完成这个控制作用使得这个偏差消除或者说使得控制对象的输出跟踪我所需要的要求的信号。控制对象的输出量一般来说都是一个物理量比如说我控制一个机器的转速就是需要把速度测量出来才能进行控制。 自动控制系统从一开始出现的时候大家假如接触到这门学科的话可能都知道是瓦特的离心调速器。这是离心调速器的几种方案的示意图什么叫离心调速器呢就是有两个飞球一转起来以后因为离心力飞球就往外胀。飞球胀开以后这个下面的套筒就往上升这个套筒在移动就带动执行机构动作这是最早的瓦特的离心调速器。 实际上这个离心调速器不是瓦特发明的一般我们叫瓦特的离心调速器它实际上不是瓦特的发明。这是什么呢就是在那个时期大家看到风力磨坊就是相当于离心调速器的那个飞球实际上在那个时候已经有这样的调速器。瓦特是发明了蒸汽机用了这样的一个调速器但是现在很多人都愿意把这个离心调速器挂在瓦特的名下。所以一般的书上大家看到的是瓦特的离心调速器你要看正式的书假如材料写的确切的话只说1788年前后不确切说哪一天的年代因为不是他发明的。就是说一项科学技术的发展并不是一个人就是说瓦特又能发明蒸汽机又能发明调节系统好像什么都是他发明的实际上他也利用了前人的很多知识的积累。这是1788年随后大概有一百年左右的历史工业里边自动控制系统就是个离心调速器当时主要就是个蒸汽机蒸汽机离心调速器没有别的类型后来进到二十世纪就是出现了飞机。大家可能知道的斯佩雷Sperry发明了陀螺他想办法把陀螺做成一个自动驾驶仪。 现在再一个报道就是1925年到1940年之间斯佩雷Sperry的那个工作这里谈的是anti-aircraft就是防空火力控制火力控制是这样的。它这个火力控制这里一大堆人的地方这是它主要的核心部分叫火控指挥仪。火控指挥仪是指什么意思呢根据飞机的方位角、高低角飞机在飞还有一个前置角打前置角把这个呢控制火炮告诉火炮。就是这个地方是它的指挥仪等到火力控制的地方这里站了三个人当时的术语叫人工伺服三个人为什么三个人呢一个方位角一个高低角还有一个引信。因为他那时候还要算出来就是要指挥仪算算出来我炮弹飞到你飞机的时候需要多少时间。引信就是指一个定时器它拨到可能几秒钟以后爆炸所以需要这三方面的高低角、方位角再加上定时爆炸才能把飞机打掉。这是1940年前的这个是美国的火力控制的情况。但是到真正我们核心搞控制的人来说火炮控制部分是人工