专业英语P2U1教学课件1

自动化专业英语教程教学课件July28,2007Email:wanghongwen@http://P2U1ATheWorldofControl第二部分第一单元课文A控制的世界A控制的世界

1.课文内容简介：这是一篇关于专业课《自动控制原理》、《现代控制理论》的综述性文章。主要介绍控制的基本概念、起源、功能、控制系统的分类和术语、控制系统工程设计问题等内容。2.温习《自动控制原理》、《现代控制理论》中绪论的内容。3.生词与短语regulatev.

调整aboundv.

大量存在powerboost功率助推装置aerodynamicadj.

空气动力学的dampv.

阻尼，减幅，衰减yawn.

偏航altituden.

海拔attituden.

姿态intuitionn.

直觉trail-and-errorn.

试凑法P2U1ATheWorldofControl第二部分第一单元课文A控制的世界dynamicresponse动态响应disturbancen.

扰动parametern.

参数modificationn.

修正，修改transferfunction传递函数domainn.

域，领域adventn.

出现statevariable状态变量matrixalgebra矩阵代数approachn.

途径，方法；研究proponentn.

提倡者detractorn.

批评者tutorialadj.

指导性的subsequentadj.

后序的open-loopn.

开环closed-loopn.

闭环P2U1ATheWorldofControl第二部分第一单元课文A控制的世界discreteadj.

离散的differentialequation微分方程differenceequation差分方程intervaln.

间隔sampled-datan.

采样数据nonlinearadj.

非线性的time-invariantadj.

时不变的coefficientn.

系数stationaryadj.

静态的lumpedparameter集中参数distributedparameter分散参数spatialadj.空间的springn.

弹簧leadn.

导线resistancen.

阻抗P2U1ATheWorldofControl第二部分第一单元课文A控制的世界uniformadj.

一致的elasticadj.

有弹性的ordinarydifferentialequation常微分方程partialdifferentialequation偏微分方程deterministicadj.

确定的stochasticadj.

随机的

[stə'kæstɪk]predictableadj.

可断定的probabilitytheory概率论multivariablen.

多变量configurationn.

构造，结构propertyn.

性质modeln.

模型v.

建模linearization

n.

线性化

[lɪnɪəraɪ'zeɪʃən]strategyn.

方法

['strætədʒɪ]performancecriteria性能指标[kraɪ'tɪərɪə]P2U1ATheWorldofControl第二部分第一单元课文A控制的世界hardwaren.

硬件developmentsystem开发系统rationalen.

理论，原理的阐述4.难句翻译[1]ThereactiontimeofahumanpilotistooslowtoenablehimorhertoflyanaircraftwithalightlydampedDutchrollmodewithoutayawdampersystem.飞行员的反应速度太慢，如果不附加阻尼偏航系统，飞行员就无法通过轻微阻尼的侧倾转向方式来驾驶飞机。升力大于重力的时候，有规律的大幅度摇摆机翼，从后面看飞机就像钟摆一样P2U1ATheWorldofControl第二部分第一单元课文A控制的世界[2]Sincetheoutputisfedbackinafunctionalformdeterminedbythenatureofthefeedbackelementsandthensubtractedfromtheinput…因为输出会以由反馈部件特性决定的函数形式反馈回来，然后从输入中减去……THEWorldofControlThewordcontrolisusuallytakentomeanregulate,direct,orcommand.Controlsystemsaboundinourenvironment.Inthemostabstractsenseitispossibletoconsidereveryphysicalobjectasacontrolsystem.Introductiondirect指导aboundin存在abstractsense抽象意义控制一词的含义一般是调节、指导或者命令。控制系统大量存在于我们周围。在最抽象的意义上说，每个物理对象都是一个控制系统。Controlsystemsdesignedbyhumansareusedtoextendtheirphysicalcapabilities,toCompensatefortheirphysicallimitations,torelievethemofroutineortedioustasks,ortosaveMoney.Inamodernaircraft,forexample,thepowerboostcontrolsamplifytheforceappliedbythepilottomovethecontrolsurfacesagainstlargeaerodynamicforces.extendtheirphysicalcapabilities扩展能力Compensatefortheirphysicallimitations弥补生理上的限制routineortedioustasks常规、单调的工作thepowerboostcontrols功率助推装置controlsurfaces控制翼面aerodynamicforces空气阻力Controlsystemsdesignedbyhumansareusedtoextendtheirphysicalcapabilities,toCompensatefortheirphysicallimitations,torelievethemofroutineortedioustasks,ortosaveMoney.Inamodernaircraft,forexample,thepowerboostcontrolsamplifytheforceappliedbythepilottomovethecontrolsurfacesagainstlargeaerodynamicforces.控制系统被人们用来扩展自己的能力，补偿生理上的限制，或把自己从常规、单调的工作中解脱出来，或者用来节省开支。例如在现代航空器中，功率助推装置可以把飞行员的力量放大，从而克服巨大的空气阻力推动飞行控制翼面。ThereactiontimeofahumanpilotistooslowtoenablehimorhertoflyanaircraftwithalightlydampedDutchrollmodewithouttheadditionofayawdampersystem.Anautopilot(flightcontrolsystem)relievesthepilotofthetaskofcontinuouslyoperatingthecontrolstomaintainthedesiredheading,altitude,andattitude.Freedofthisroutinetask,thepilotcanperformothertasks,suchasnavigationand/orcommunications,thusreducingthenumberofcrewrequiredandconsequentlytheoperatingcostoftheaircraft.alightlydampedDutchrollmode轻微阻尼的侧倾转向方式yawdampersystem阻尼偏航系统maintainthedesiredheading,altitude,andattitude保持正确航向、高度和姿态

navigation领航ThereactiontimeofahumanpilotistooslowtoenablehimorhertoflyanaircraftwithalightlydampedDutchrollmodewithouttheadditionofayawdampersystem.Anautopilot(flightcontrolsystem)relievesthepilotofthetaskofcontinuouslyoperatingthecontrolstomaintainthedesiredheading,altitude,andattitude.Freedofthisroutinetask,thepilotcanperformothertasks,suchasnavigationand/orcommunications,thusreducingthenumberofcrewrequiredandconsequentlytheoperatingcostoftheaircraft.飞行员的反应速度太慢，如果不附加阻尼偏航系统，飞行员就无法通过轻微阻尼的侧倾转向方式来驾驶飞机。自动飞行控制系统把飞行员从保持正确航向、高度和姿态的连续操作任务中解脱出来。没有了这些常规操作，飞行员可以执行其他的任务，如领航或通讯，这样就减少了所需的机组人员，降低了飞行费用。Inmanycases,thedesignofcontrolsystemisbasedonsometheoryratherthanintuitionortrail-and-error.Controltheoryisusedfordealingwiththedynamicresponseofasystemtocommands,regulations,ordisturbances.Theapplicationofcontroltheoryhasessentiallytwophases:dynamicanalysisandcontrolsystemdesign.Theanalysisphaseisconcernedwithdeterminationoftheresponseofaplant(thecontrolledobject)tocommands,disturbances,andchangesintheplantparameters.Ifthedynamicresponseissatisfactory,thereneedbenosecondphase.Iftheresponseisunsatisfactoryandmodificationoftheplantisunacceptable,adesignphaseisnecessarytoselectthecontrolelements(thecontroller)neededtoimprovethedynamicperformancetoacceptablelevels.intuitionortrail-and-error直觉或试凑法commands,regulations,ordisturbances命令、调节或扰动phases方面modificationoftheplantisunacceptable不能改变被控对象determinationoftheresponseofaplant被控对象的决定性作用Inmanycases,thedesignofcontrolsystemisbasedonsometheoryratherthanintuitionortrail-and-error.Controltheoryisusedfordealingwiththedynamicresponseofasystemtocommands,regulations,ordisturbances.Theapplicationofcontroltheoryhasessentiallytwophases:dynamicanalysisandcontrolsystemdesign.在很多情况下，控制系统的设计是基于某种理论，而不是靠直觉或试凑法。控制系统能够用来处理系统对命令、调节或扰动的动态响应。控制理论的应用基本上有两个方面：动态响应分析和控制系统设计。Theanalysisphaseisconcernedwithdeterminationoftheresponseofaplant(thecontrolledobject)tocommands,disturbances,andchangesintheplantparameters.Ifthedynamicresponseissatisfactory,thereneedbenosecondphase.Iftheresponseisunsatisfactoryandmodificationoftheplantisunacceptable,adesignphaseisnecessarytoselectthecontrolelements(thecontroller)neededtoimprovethedynamicperformancetoacceptablelevels.系统分析关注的是命令、扰动和系统参数的变化对被控对象响应的决定作用。如某动态响应是满足需要的，就不需要第二步了。如果系统不能满足要求，而且不能改变被控对象，就需要进行系统设计，来选择使动态性能达到要求的控制元件。Controltheoryitselfhastwocategories:classicalandmodern.Classicalcontroltheory,whichhaditsstartduringWorldWarII,canbecharacterizedbythetransferfunctionconceptwithanalysisanddesignprincipallyintheLaplaceandfrequencydomains.Moderncontroltheoryhasarisenwiththeadventofhigh-speeddigitalcomputersandcanbecharacterizedbythestatevariableconceptwithemphasisonmatrixalgebraandwithanalysisanddesignprincipallyinthetimedomain.Asmightbeexpected,eachapproachhasitsadvantagesanddisadvantagesaswellasitsproponentsanddetractors.categories部分transferfunctionconcept传递函数概念adventofhigh-speeddigitalcomputers高速数字计算机的出现statevariable状态变量matrixalgebra矩阵代数proponentsanddetractors倡导者和反对者Controltheoryitselfhastwocategories:classicalandmodern.Classicalcontroltheory,whichhaditsstartduringWorldWarII,canbecharacterizedbythetransferfunctionconceptwithanalysisanddesignprincipallyintheLaplaceandfrequencydomains.Moderncontroltheoryhasarisenwiththeadventofhigh-speeddigitalcomputersandcanbecharacterizedbythestatevariableconceptwithemphasisonmatrixalgebraandwithanalysisanddesignprincipallyinthetimedomain.Asmightbeexpected,eachapproachhasitsadvantagesanddisadvantagesaswellasitsproponentsanddetractors.控制理论本身分成两个部分：经典和现代。经典控制理论始于二次大战以传递函数的概念为特征，分析和设计主要在拉普拉斯域和频域内进行。现代控制理论是随着高速数字计算机的出现而发展起来的。它以状态变量的概念为特征，重点在于矩阵代数，分析和设计主要在时域。每种方法都有其优点和缺点，也各有其倡导者和反对者。Ascomparedtomodernapproach,theclassicalapproachhasthetutorialadvantageofplacinglessemphasisonmathematicaltechniquesandmoreemphasisonphysicalunderstanding.Furthermore,inmanydesignsituationstheclassicalapproachisnotonlysimplerbutmaybecompletelyadequate.Inthosemorecomplexcaseswhereitisnotadequate,theclassicalapproachsolutionmayaidinapplyingthemodernapproachandmayprovideacheckonthemorecompleteandexactdesign.Forthesereasonsthesubsequentarticleswillintroducetheclassicalapproachindetail.tutorial指导性mathematicaltechniques数学技术physicalunderstanding物理理解completelyadequate完全够用check检查solution解Ascomparedtomodernapproach,theclassicalapproachhasthetutorialadvantageofplacinglessemphasisonmathematicaltechniquesandmoreemphasisonphysicalunderstanding.Furthermore,inmanydesignsituationstheclassicalapproachisnotonlysimplerbutmaybecompletelyadequate.Inthosemorecomplexcaseswhereitisnotadequate,theclassicalapproachsolutionmayaidinapplyingthemodernapproachandmayprovideacheckonthemorecompleteandexactdesign.Forthesereasonsthesubsequentarticleswillintroducetheclassicalapproachindetail.与现代控制理论相比，经典方法具有指导性的优点，它把重点很少放在数学技术上，而把更多重点放在物理理解上。而且在许多设计情况中，经典方法既简单也完全足够用。在那些更复杂的情况中，经典方法虽不能满足，但它的解可以对应用现代方法起辅助作用，而且可以对设计进行更完整和准确的检查。由于这些原因，后续的章节将详细地介绍经典控制理论。ClassificationandTerminologyofControlSystemsControlsystemsareclassifiedintermsthatdescribeeitherthesystemitselforitsvariables:Open-loopandclosed-loopcontrolsystems(seeFig.2-1A-1).Anopen-loopsystemisoneinwhichthecontrolactionisindependentoftheoutput.Aclosed-loopsystem,however,theinputoftheplantissomehowdependontheactualoutput.Sincetheoutputisfedbackinafunctionalformdeterminedbythenatureofthefeedbackelementsandthensubtractedfromtheinput,aclosed-loopsystemisoftenreferredtoasanegativefeedbacksystemorsimplyasafeedbacksystem.controlaction控制行为nature性质ClassificationandTerminologyofControlSystemsControlsystemsareclassifiedintermsthatdescribeeitherthesystemitselforitsvariables:Open-loopandclosed-loopcontrolsystems(seeFig.2-1A-1).Anopen-loopsystemisoneinwhichthecontrolactionisindependentoftheoutput.Aclosed-loopsystem,however,theinputoftheplantissomehowdependontheactualoutput.Sincetheoutputisfedbackinafunctionalformdeterminedbythenatureofthefeedbackelementsandthensubtractedfromtheinput,aclosed-loopsystemisoftenreferredtoasanegativefeedbacksystemorsimplyasafeedbacksystem.

控制系统的分类和术语

控制系统可根据系统本身或其参量进行分类：开环和闭环系统（如图2-1A-1）：开环控制系统是控制行为与输出无关的系统。而闭环系统，其被控对象的输入在某种程度上依赖于实际的输出。因为输出以由反馈元件决定的一种函数形式反馈回来，然后被输入减去。闭环系统通常是指负反馈系统或简称为反馈系统。

Continuousanddiscretesystems.Thesystemthatallitsvariablesarecontinuousfunctionsoftimeiscalledcontinuous-variableoranalogsystem;thedescribingequationaredifferentialequation.Adiscrete-variableordigitalsystemhasoneormorevariablesknownonlyatparticularinstantsoftime,asshowninFig.2-1A-2b;theequationsaredifferenceequations.Ifthetimeintervalsarecontrolled,thesystemistermedasampled-datesystem.Discretevariablesoccurnaturally,asfromascanningradarthatobtainspositiondataonceperscanoradatachannelthattransmitsmanypiecesofinformationinturn.Adiscretevariablewillobviouslyapproachacontinuousvariableasthesamplingintervalisdecreased.Discontinuousvariables,suchasshowninFig.2-1A-2coccurin“on-off”or“bang-bang”controlsystemandaretreatedseparatelyinasubsequentpaper（后续章节）.variablesknownonlyatparticularinstantsoftime特殊时刻的可知变量bang-bang”controlsystem乒乒控制系统sampled-datesystem数据采样系统occurnaturally随机产生

连续和离散系统：所有变量都是时间的连续函数的系统称做连续变量或模拟系统，描述的方程是微分方程。离散变量或数字系统有一个或多个只是在特殊时刻可知的变量，如图2-1A-2b，描述方程是差分方程。如果时间间隔是可控的，系统被称做数据采样系统。离散变量随机地产生，比如扫描雷达每次扫描获取一个位置的数据或者是数据通道轮流转换许多片信息。显然，当采样间隔减小时，离散变量就接近一个连续变量。不连续的变量，如图2-1A-2c所示，出现在开关或乓-乓控制系统中。这将分别在后续的章节中讨论。图2-1A-2连续系统和离散系统Linearandnonlinearsystems.Asystemislinearifallitselementsarelinear,andnonlinearifanyelementisnonlinear.Time-invariantandtime-variantsystems.Atime-invariant(orstationary)systemisonewhoseparameterdonotvarywithtime.Theoutputofastationarysystemisindependentofthetimeatwhichaninputisapplied,andthecoefficientsofthedescribingdifferentialequationsareconstants.Atime-variant(ornonstationary)systemisasystemwithoneormoreparametersthatvarywithtime.Thetimeatwhichaninputisappliedmustbeknow,andthecoefficientsofthedifferentialequationaretime-dependent.线性和非线性系统：如果系统所有元件都是线性的，系统就是线性的。如果任何一个是非线性的，系统就是非线性的。

时变和时不变系统：一个时不变系统或静态系统，其参数不随时间变化。时不变系统的输出和输入作用的时间无关，并且描述系统的微分方程的系数为常数。如果有一个或多个参数随时间变化，则系统是时变或非静态系统。输入作用的时间必须已知，且微分方程的系数是随时间而变化的。Lumpedparameteranddistributedparametersystems.Lumpedparametersystemsarethoseforwhichphysicalcharacteristicsareassumedtobeconcentratedinoneormore“lumps”andthusindependentofanyspatialdistribution.Ineffect(在作用上),bodiesareassumedrigidandtreatedaspointmassed;springsaremasslessandelectricalleadsresistanceless,orsuitablecorrectionsaremadetosystemmassorresistance;temperaturesareuniform;etc.Indistributedparametersystems,thecontinuousspatialdistributionofaphysicalcharacteristicistakenintoaccount.Bodiesareelastic,springhaveadistributedmass,electricalleadshaveadistributeresistance,andtemperaturesvaryacrossabody.Lumpedparametersystemsaredescribedbyordinarydifferentialequation;whiledistributedparametersystemsaredescribedbypartialdifferentialequations.Lumped集中spatialdistribution空间分布rigid刚性pointmassed质点spring弹簧electricalleads电线suitablecorrections适当的补偿elastic弹性Lumpedparameteranddistributedparametersystems.Lumpedparametersystemsarethoseforwhichphysicalcharacteristicsareassumedtobeconcentratedinoneormore“lumps”andthusindependentofanyspatialdistribution.Ineffect(在作用上),bodiesareassumedrigidandtreatedaspointmassed;springsaremasslessandelectricalleadsresistanceless,orsuitablecorrectionsaremadetosystemmassorresistance;temperaturesareuniform;etc.Indistributedparametersystems,thecontinuousspatialdistributionofaphysicalcharacteristicistakenintoaccount.Bodiesareelastic,springhaveadistributedmass,electricalleadshaveadistributeresistance,andtemperaturesvaryacrossabody.Lumpedparametersystemsaredescribedbyordinarydifferentialequation;whiledistributedparametersystemsaredescribedbypartialdifferentialequations.集中参数和分散参数系统：集中参数系统是其物理性质被假设集中在一块或多块，从而与任何空间分布无关的系统。在作用上，物体被假设为刚性的，被作为质点处理；弹簧是没有质量的，电线是没有电阻的，或者对系统质量或电阻进行适当的补偿；温度在各部分是一致的，等等。在分布参数系统中，要考虑到物理特性的连续空间分布。物体是有弹性的，弹簧是有分布质量的，电线具有分布电阻，温度在物体各处是不同的。集中参数系统由常微分方程描述，而分布参数系统由偏微分方程描述。Deterministicandstochasticsystem.Asystemorvariableisdeterministicifitsfuturebehaviorisbothpredictableandrepeatablewithinreasonablelimits.Ifnot,thesystemorvariableiscalledstochasticorrandom.Analysesofstochasticsystemsandofdeterministicsystemwithstochasticinputsarebasedonprobabilitytheory.Deterministicandstochastic确定和随机futurebehavior未来性能probabilitytheory概率论Deterministicandstochasticsystem.Asystemorvariableisdeterministicifitsfuturebehaviorisbothpredictableandrepeatablewithinreasonablelimits.Ifnot,thesystemorvariableiscalledstochasticorrandom.Analysesofstochasticsystemsandofdeterministicsystemwithstochasticinputsarebasedonprobabilitytheory.确定系统和随机系统：一个系统或变量，如果其未来的性能在合理的限度内是可预测和重复的，则这个系统或变量就是确定的。否则，系统或变量就是随机的。对随机系统或有随机输入的确定系统的分析是基于概率论基础上的。Single-variableandmultivariablesystem.Asingle-variablesystemisdefinedasonewithonlyoneoutputforonereferenceorcommandinputandisoftenreferredtoasasingleinputsingleoutput(SISO)system.Amultivariable(MIMO)systemhasanynumberofinputsandoutputs.单变量和多变量系统：单变量系统被定义为对于一个参考或命令输入只有一个输出的系统，经常被称为单输入单输出（SISO）系统。多变量（MIMO）系统含有任意多个输入和输出。ControlSystemEngineeringDesignProblemControlsystemengineeringconsistsofanalysisanddesignofcontrolconfiguration.Analysisistheinvestigationofthepropertiesofanexistingsystem.Thedesignproblemisonechoiceandarrangementofsystemcomponentstoperformaspecifictask.Designingacontrolsystemisnotapreciseorwell-definedprocess;rather,itisasequenceofinterrelatedevents.Atypicalsequencemightbecontrolconfiguration控制结构systemcomponents系统部件interrelatedevents相关事件investigation调查；研究ControlSystemEngineeringDesignProblemControlsystemengineeringconsistsofanalysisanddesignofcontrolconfiguration.Analysisistheinvestigationofthepropertiesofanexistingsystem.Thedesignproblemisonechoiceandarrangementofsystemcomponentstoperformaspecifictask.Designingacontrolsystemisnotapreciseorwell-definedprocess;rather,itisasequenceofinterrelatedevents.Atypicalsequencemightbe控制系统工程设计问题 控制系统工程由控制结构的分析和设计组成。分析是对所存在的系统性能的研究，设计问题是对系统部件的一种选择和安排从而实现特定的任务。控制系统的设计并不是一个精确或严格确定的过程，而是一系列相关事情的序列，典型的顺序是：Modelingoftheplant;Linearizationofplantmodel;Dynamicanalysisoftheplant;Nonlinearsimulationoftheplant;Establishmentofthecontrolphilosophy&strategy;Selectionoftheperformancecriteriaandindices;Designofthecontroller;Dynamicanalysisofthecompletesystem;Nonlinearsimulationofthecompletessystem;Selectionofthehardwaretobeused;Constructionandtestofthedevelopmentsystem;Designoftheproductionmodel;Testoftheproductionmodel.philosophy&strategy思想和方法performancecriteriaandindices性能标准和指标developmentsystem开发系统productionmodel产品模型Modelingoftheplant;Linearizationofplantmodel;Dynamicanalysisoftheplant;Nonlinearsimulationoftheplant;Establishmentofthecontrolphilosophy&strategy;Selectionoftheperformancecriteriaandindices;Designofthecontroller;Dynamicanalysisofthecompletesystem;Nonlinearsimulationofthecompletessystem;Selectionofthehardwaretobeused;Constructionandtestofthedevelopmentsystem;Designoftheproductionmodel;Testoftheproductionmodel.1)被控对象的建模；2）系统模型的线性化；3）系统的动态分析；4）系统的非线性仿真；5）控制思想和方法的建立；6）性能指标的选择；7）控制器的设计；8）整个系统的动态分析；9）整个系统的非线性仿真；10）所用硬件的选择；11）开发系统的建立和测试；12）产品模型的设计；13）产品模型的测试Thesequenceisnotrigid,all-inclusive,ornecessarilysequential.Itisgivenheretoestablisharationaleforthetechniquesdevelopedanddiscussedinthesubsequentunits.sequenceisnotrigid顺序不是固定的necessarilysequential必要的次序developedanddiscussed提出和讨论subsequentunits后续单元这个顺序不是固定的，全包括的或必要次序的。这里给出为后续单元提出和讨论的技术做一个合理的阐述。P2U1ATheWorldofControl第二部分第一单元课文A控制的世界5.参考译文A控制的世界简介控制一词的含义一般是调节、指导或者命令。控制系统大量存在于我们周围。在最抽象的意义上说，每个物理对象都是一个控制系统。 控制系统被人们用来扩展自己的能力，补偿生理上的限制，或把自己从常规、单调的工作中解脱出来，或者用来节省开支。例如在现代航空器中，功率助推装置可以把飞行员的力量放大，从而克服巨大的空气阻力推动飞行控制翼面。飞行员的反应速度太慢，如果不附加阻尼偏航系统，飞行员就无法通过轻微阻尼的侧倾转向方式来驾驶飞机。自动飞行控制系统把飞行员从保持正确航向、高度和姿态的连续操作任务中解脱出来。没有了这些常规操作，飞行员可以执行其他的任务，如领航或通讯，这样就减少了所需的机组人员，降低了飞行费用。 在很多情况下，控制系统的设计是基于某种理论，而不是靠直觉或试凑法。控制系统能够用来处理系统对命令、调节或扰动的动态响应。控制理论的应用基本上有两个方面：动态P2U1ATheWorldofControl第二部分第一单元课文A控制的世界

响应分析和控制系统设计。系统分析关注的是命令、扰动和系统参数的变化对被控对象响应的决定作用。如某动态响应是满足需要的，就不需要第二步了。如果系统不能满足要求，而且不能改变被控对象，就需要进行系统设计，来选择使动态性能达到要求的控制元件。 控制理论本身分成两个部分：经典和现代。经典控制理论始于二次大战以传递函数的概念为特征，分析和设计主要在拉普拉斯域和频域内进行。现代控制理论是随着高速数字计算机的出现而发展起来的。它以状态变量的概念为特征，重点在于矩阵代数，分析和设计主要在时域。每种方法都有其优点和缺点，也各有其倡导者和反对者。与现代控制理论相比，经典方法具有指导性的优点，它把重点很少放在数学技术上，而把更多重点放在物理理解上。而且在许多设计情况中，经典方法既简单也完全足够用。在那些更复杂的情况中，经典方法虽不能满足，但它的解可以对应用现代方法起辅助作用，而且可以对设计进行更完整和准确的检查。由于这些原因，后续的章节将详细地介绍经典控制理论。P2U1ATheWorldofControl第二部分第一单元课文A控制的世界

控制系统的分类和术语

控制系统可根据系统本身或其参量进行分类：开环和闭环系统（如图2-1A-1）：开环控制系统是控制行为与输出无关的系统。而闭环系统，其被控对象的输入在某种程度上依赖于实际的输出。因为输出以由反馈元件决定的一种函数形式反馈回来，然后被输入减去。闭环系统通常是指负反馈系统或简称为反馈系统。

图2-1A-1开环控制系统和闭环控制系统P2U1ATheWorldofControl第二部分第一单元课文A控制的世界

连续和离散系统：所有变量都是时间的连续函数的系统称做连续变量或模拟系统，描述的方程是微分方程。离散变量或数字系统有一个或多个只是在特殊时刻可知的变量，如图2-1A-2b，描述方程是差分方程。如果时间间隔是可控的，系统被称做数据采样系统。离散变量随机地产生，例如：为只能接受离散数据的数字计算机提供一个输入。显然，当采样间隔减小时，离散变量就接近一个连续变量。不连续的变量，如图2-1A-2c所示，出现在开关或乓-乓控制系统中。这将分别在后续的章节中讨论。图2-1A-2连续系统和离散系统P2U1ATheWorldofControl第二部分第一单元课文A控制的世界

线性和非线性系统：如果系统所有元件都是线性的，系统就是线性的。如果任何一个是非线性的，系统就是非线性的。时变和时不变系统：一个时不变系统或静态系统，其参数不随时间变化。当提供一个输入时，时不变系统的输出不依赖于时间。描述系统的微分方程的系数为常数。如果有一个或多个参数随时间变化，则系统是时变或非静态系统提供输入的时间必须已知，微分方程的系数是随时间而变化的。集中参数和分散参数系统：集中参数系统是其物理性质被假设集中在一块或多块，从而与任何空间分布无关的系统。在作用上，物体被假设为刚性的，被作为质点处理；弹簧是没有质量的，电线是没有电阻的，或者对系统质量或电阻进行适当的补偿；温度在各部分是一致的，等等。在分布参数系统中，要考虑到物理特性的连续空间分布。物体是有弹性的，弹簧是有分布质量的，电线具有分布电阻，温度在物体各处是不同的。集中参数系统由常微分方程描述，而分布参数系统由偏微分方程描述。确定系统和随机系统：一个系统或变量，如果其未来的性能在合理的限度内是可预测和重复的，则这个系统或变量就是确定的。否则，系统或变量就是随机的。对随机系统或有随机P2U1ATheWorldofControl第二部分第一单元课文A控制的世界

输入的确定系统的分析是基于概率论基础上的。单变量和多变量系统：单变量系统被定义为对于一个参考或命令输入只有一个输出的系统，经常被称为单输入单输出（SISO）系统。多变量（MIMO）系统含有任意多个输入和输出。控制系统工程设计问题 控制系统工程由控制结构的分析和实际组成。分析是对所存在的系统性能的研究，设计问题是对系统部件的一种选择和安排从而实现特定的任务。控制系统的设计并不是一个精确或严格确定的过程，而是一系列相关事情的序列，典型的顺序是：

1)被控对象的建模；2）系统模型的线性化；3）系统的动态分析；4）系统的非线性仿真；5）控制思想和方法的建立；6）性能指标的选择；7）控制器的设计；8）整个系统的动态分析；9）整个系统的非线性仿真；10）所用硬件的选择；P2U1ATheWorldofControl第二部分第一单元课文A控制的世界11）开发系统的建立和测试；12）产品模型的设计；13）产品模型的测试。这个顺序不是固定的，全包括的或必要次序的。这里给出为后续单元提出和讨论的技术做一个合理的阐述。补充：专业术语的翻译有关数量的翻译7.4专业术语的翻译所谓意译就是按照英语的意思，从汉语中找出对应的词汇将原文翻译出来。1.意译OperatingsystemMultimediaObject-orientedprogrammingSwitchingmatrixAdaptivecontrolLAN-LocalAreaNetworkNC-NumericalControlNC-NetworkComputer操作系统多媒体面向对象的程序设计交换矩阵自适应控制局域网数控网络计算机如原文中的英语意义很长，在汉语中无对应词汇，只是一种单位、历史沿袭。2.音译RadarLogichertzmicrophonelaser雷达逻辑赫兹麦克风镭射（激光）7.4专业术语的翻译7.4专业术语的翻译按照所描述事物的形状来翻译3.象译I-cursorT-connectionV-conversionToolnoseI形光标T形连接V转换机床刀具刀尖7.5有关数量的翻译1.英语的单位10110210310410610710910101012tenOnehundredOnethousandTenthousandOnemillionTenmillionOnebillionTenbillionOnetrillion2.数词的增加和减少的译法和读法AisNtimesaslarge(long,heavy,…)asBAisNtimeslarger(longer,heavier…)thanBAislarger(longer,heavier…)thanBbyNtimesTheaeroplaneistwotimesfasterthansound.Inthepresenceof5%carbondioxide,carbonmonoxidebecomestwiceastoxicasitisalone.Theoxygenatomisnearly16timesheavierthanthehydrogenatom.7.5有关数量的翻译Thewireistwiceaslongasthatone.7.5有关数量的翻译表示倍数减少时，英语习惯使用倍数。而汉语习惯使用分数和百分数。翻译时需要换算成减少到1/N。(1)reduceby10%减少了10%(2)reduceto10%减少到10%(3)reducebyafactorof10减少了9/10(减少到1/10)(4)reduce10times减少到1/10(减少了9/10)倍数减少的译法Therateisdecreased9folds.速率降低到原来的1/9。Thenewequipmentwillreducetheerrorprobabilitybyafactorof7.新设备将使误差概率降低七分之六。Thelengthofthetestbedwasreducedbyafactoroften

。试验台的长度减少到十分之一。7.5有关数量的翻译Thisoneistentimeslighterthanthatone.这一个比那一个轻十分之九。Airisbroughtintothecylindersandcompressedabouttwiceasmuchasthebulkofthecylinderofagasolineengine.空气被压送进汽缸，并被压缩到大约为汽油机汽缸体积的二分之一。7.5有关数量的翻译倍数增加的译法主语+increase/goup/improve/rise/grow…+Ntimes/fold结构.翻译时应翻译为增加N倍或增加了N－1倍Theliquorwasdilutedwithwatertofivetimesitsoriginalvolume.Thesteeloutputhasincreasedbytwotimes.Thedrainvoltagehasbeenincreasedbyafactorof4.again也具有倍的意思。用于句型asmuch(many…）againas与againasmuchas可译为“是……的两倍”或“比……多一倍”。halfasmuchagainas与halfagainasmuchas译为“是……的一倍半”，“比………多一半”Thewireisaslongagainasthat.WheelAturnshalfasfastagainasthatone.7.5有关数量的翻译7.5有关数量的翻译half(of):“是……的一半”halfasmuchas“比……少一半”或“比……少二分之一”。Thespeedistwicelessthantheaveragespeed.Thiskindoffilmistwicethinnerthanordinarypaper.

半数的译法7.5有关数量的翻译英语和汉语中，表示分数和百分数的增减，一般都不包括基数在内，可直接译成“增加（减少）百分之几”或“增加（减少）几分之几”。Theproductionhasincreasedby36%.Productionhasincreased100%overaprevioustwo–stepmethod.Thepressurewillbereducedtoone-fourthofitsoriginalvalue.分数和百分数增减的译法作业8：一、请将英文翻译成中文。1、part2:unit1:B:第1段翻译；2、part2:unit1:B:第2段翻译；P2U1BTheTransferFunctionandtheLaplaceTransformation第二部分第一单元课文B传递函数和拉普拉斯变换

B传递函数和拉普拉斯变换1.课文内容简介：主要介绍专业课《自动控制原理》中传递函数的概念、拉普拉斯变换的定义、拉普拉斯变换后的运算规则和系统建模方法，内容虽然简洁，但可建立许多非常重要的概念。2.温习《自动控制原理》中有关拉普拉斯变换的相关内容。3.生词与短语initialcondition初始条件lagv.,n.

延迟polynomialn.

多项式ordern.

阶integratev.

积分differentiatev.

微分denominatorn.

分母stabilityn.

稳定性P2U1BTheTransferFunctionandtheLaplaceTransformation第二部分第一单元课文B传递函数和拉普拉斯变换

transientresponse暂态响应numeratorn.

分子magnituden.

幅值signn.

符号steady-staten.

稳态stepn.

阶跃（信号）blockdiagramalgebra方块图计算（代数）Laplacetransformation拉普拉斯变换operationalmathematics工程数学algebraicequation代数方程implementv.

实现manipulatev.

处理becomeadeptin熟练homogeneoussolution通解particularsolution特解unilateralFourierintegral单边傅里叶积分P2U1BTheTransferFunctionandtheLaplaceTransformation第二部分第一单元课文B传递函数和拉普拉斯变换

inversetransform反（逆）变换improperintegral奇异（无理）积分superpositionn.

叠加initialvalue初值finalvalue终值shiftingtheorem