控制理論是系統(tǒng)理論的一個分支,發(fā)展至今已經(jīng)有100多年的歷史。隨著工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,各個領(lǐng)域中對控制精度、系統(tǒng)穩(wěn)定性及適應(yīng)能力的要求不斷提高。控制理論已經(jīng)歷了“經(jīng)典控制理論”與“現(xiàn)代控制理論”的發(fā)展階段,現(xiàn)已進人“大系統(tǒng)理論”和“智能控制理論”的發(fā)展階段。這種階段性的發(fā)展過程是由簡單到復(fù)雜、由量變到質(zhì)變的辯證發(fā)展過程。
20世紀60年代以前,基于傳遞函數(shù)和頻域技術(shù),主要用來處理單輸入一單輸出的定常線性系統(tǒng)問題的控制理論,我們稱之為經(jīng)典控制理論。
在19世紀,為解決汽機離心調(diào)速器的控制精度與系統(tǒng)穩(wěn)定性之間的矛盾,馬克斯維爾提出用基本系統(tǒng)的微分方程模型分析反饋系統(tǒng)的數(shù)學(xué)方法。同時,韋士乃格瑞斯克闡述了調(diào)節(jié)器的數(shù)學(xué)理論。進人20世紀,電信工業(yè)的發(fā)展導(dǎo)致了尼奎斯特(H.Nyquist)頻率域分析技術(shù)和穩(wěn)定判據(jù)的產(chǎn)生。1948年伊萬斯( W. R. Ewans)提出了一種易于工程應(yīng)用的、求解閉環(huán)特征方程根的簡單圖解法一根軌跡法。這樣使形成了一套完整的、基于傳遞函數(shù)、在頻域?qū)唵味ǔ>€性系統(tǒng)進行分析控制的理論,即可以看出,經(jīng)典控制論是與當(dāng)時的生產(chǎn)過程局部自動相適應(yīng)的,即經(jīng)典控制理論。
可以看出,經(jīng)典控制論是與當(dāng)時的生產(chǎn)過程局部自動相適應(yīng)的,再加上當(dāng)時電子計算機技術(shù)的發(fā)展水平處于初級階段,它具有明顯的手工分析計算的特點。古典控制理論常用的數(shù)學(xué)工具是微分方程、差分方程、傅里葉變換、拉普拉斯變換與Z變換等。第二個發(fā)展階段為現(xiàn)代控制理論。
現(xiàn)代控制理論通常是指20世紀60年代以后迅速發(fā)展起來的控制理論,主要用來解決多輸入一多輸出系統(tǒng)問題,系統(tǒng)可以是線性或非線性、定常或時變的。
用于橋梁監(jiān)控的儀器種類繁多,而按照它們的使用情況和功能可以分為:傳感器、放大器、顯示器、記錄器、分析儀器、數(shù)據(jù)采集儀,或者一個完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。一般在大型橋梁的監(jiān)測中,儀器應(yīng)滿足以下使用要求:
1)測量儀器不應(yīng)該影響結(jié)構(gòu)的正常工作,要求儀器自重輕、尺寸?。?/FONT>
2)測量儀器要有合適的靈敏度和量程;
3)安裝使用方便,穩(wěn)定和重復(fù)性較好;
4)價廉耐用,可重復(fù)使用,安全可靠,維修容易;
5)在達到上述要求的前提之下,盡量采用多功能、多用途的儀器,以適應(yīng)多方面的需求。
按照儀器的用途分類如下:
測力傳感器、位移傳感器、應(yīng)變計、傾角傳感器、頻率計、測振傳感器。
儀器設(shè)備可以分為單件式和集成式,單件式儀器是指一個儀器只有一個單一的功能,集成儀器是指把多重功能集成在一起的儀器。在各個類型的儀器中,傳感器的主要功能就是感受各種物理量(力、應(yīng)力、應(yīng)變),并把它們轉(zhuǎn)換成電信號或者容易處理的信號。放大器的功能就是把從傳感器得到的信號進行放大,使信號可以被顯示和記錄。另外各種各樣的儀器都要用到各種類型的傳感器。
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