现代控制理论的发展现状.doc

现代控制理论的发展现状 姓名：李艳威 学号： 目 录 1.控制理论综述 1 2 控制理论的主要研究方向 3 2.1 非线性控制系统 3 2.2 系统辨识 3 2.3 自适应控制 4 2.4 最优控制 6 2.5 鲁棒控制 7 2.6 智能控制技术及应用 10 3 控制理论的未来 10 参考文献 12  1.控制理论综述 现代控制技术应用现代控制理论与计算机的必威体育精装版技术进行系统设计，与常规控制技术相比，它适用于系统的综合与解析设计，更适于多输入多输出、多回路的复杂系统设计，也易于计算机实现，因此受到工程界越来越多的重视并得到广泛的应用。同时由于工业系统的复杂性，非线形和不确定性，基于定量数学模型的控制方法已不能满足高性能控制的要求，作为现代控制理论前沿的智能控制与集成控制技术也得到了发展。控制理沦的发展大致分为4个阶段,第一个阶段为50年代-60年代，主要理论为单变量控制理论，实际应用背景为单机自动化；第二阶段为60年代-70年代，主要理论为多变量控制理论，实际应用背景为机组自动化；第三阶段为70年代-80年代，主要理论为大系统理论，实际应用背景为控制管理综合自动化；第四阶段为80年代-90年代，主要理论为智能控制理论，实际应用背景为智能自动化；第五阶段为90年代-21世纪，主要理论为集成控制理论，实际应用背景为网络控制自动化[1]。现代控制理论即从理想简化模型、简单小规模、单个系统、低可靠性、局部性、低精度——到客观存在的真实具体模型、复杂大规模、众多系统、高可靠性、全局性、高精度——的发展过程。 自动化技术是一门综合性的技术，与其他行业有着紧密地联系，共同促进了科学的发展。自动控制的发展，从开始阶段的发生到形成一个控制理论，讲整个这个过程。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。从方法的角度看，它以数学的系统理论为基础。它以自动化控制理论为基础，以电子技术、电力电子技术、传感器技术、计算机技术、网络与通信技术为主要工具，面向工业生产过程自动控制及各行业、各部门的自动化。在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或者装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。它具有“控制管理结合，强电弱电并重，软件硬件兼施”等鲜明的特点[2]。现代控制理论以庞特里亚（pontrygin（Belmankalman）的线性滤波以及他的能控性、能观性理论为基石，形成了以最优控制（二次型最优控制，H∞控制等）、系统辨识和最优估计，自适应控制等为代表的现代控制理论和设计方法。 现代控制理论是以状态空间为基础的一种控制理论[3]，以线性代数和微分方程等为主要的数学工具，分析与构建控制系统[4]。该理论在20世纪50年代中期得到迅速兴起与发展。航天航空等工程科技需要建立能适合其特性的控制理论，以解决如将宇宙火箭和人造卫星发射入预定轨道并使燃料最少或时间最短等问题[5]。因此，动态规划、极大值原理和卡尔曼一布什滤波分别在1954年、1958年、1961年研究获得，这些成果扩大了控制理论的研究范围，包括了更为复杂的控制问题，标志着现代控制理论的成熟[6-8]；之后半个多世纪，控制理论不断出现新的、不同技术途径的研究领域，形成了大量控制理论的分支。几十年来，控制理论受到高科技及工业系统发展的有力推动，在航天、航空、航海及工业过程控制等领域中得到广泛的应用。例如：Apollo 登月舱沿着最优轨线飞行的导航；在月球上软着陆；机动性能高，开环不稳定新式战斗机的设计；对抛物线、雷达阵、太阳能接收器、空间望远镜等大型空间结构的高精度瞄准及镇定；对机器人的鲁棒控制及多臂协调控制；对带有突变负荷的电力系统的控制；工业过程控制要求对原料变化、温度、压力的涨落有适应能力；带钢冷却过程要求准确地控制温度分布；在通讯系统中要求解决信息不全，信息压缩和信息有效提取等问题；在制造系统中要解决多模型、多目标、多层次的分析和优化问题；交通系统要求对突发事件做出迅速、准确的决策；水文、气象、石油等系统要建立有效模型来预测和决断等等。 在控制理论及应用的发展过程中，数学和计算机起着关键作用，常微、偏微和泛函方程、概率统计、离散数学、代数、几何、数值分析及计算机科学乃是控制理论的重要工具。而计算机的发展不仅使新的控制理论的应用成为可能，而且也促使控制