现代控制课程论文..docx

论文题目：现代控制理论综述?? 　　　　　姓名：??????????????????学号：????????????????指导教师：?????????????????所在学院：机械工程学院???????????摘要现代控制理论是建立在状态空间法基础上的一种控制理论。现代控制理论对控制系统的分析和设计主要是通过对系统的状态变量的描述来进行的，基本方法是时间域方法。本文在介绍控制理论发展过程的基础之上，分析了现代控制理论和经典控制理论的优势及各自的局限性。并介绍了现代控制理论的内容和方法。关键词：现代控制理论,经典控制理论ABSTRACTModern control theoryis to establish acontrol theorybased onstate spaceLaw.Modern control theorytothe analysis anddesign ofcontrol systemsmainly through thedescription ofthe systemstate variablesto carry out,the basic methodistime-domain method. In this paperdescribesthe development processon thecontrol theory, analysis of the advantagesandlimitations ofeach ofthe moderncontrol theory andclassical controltheory.And describes thecontents and methods ofmodern controltheory.Keywords:Modern control theory, classical control theory1 控制理论的发展经典控制理论的发展经历了萌芽，起步，发展，标志阶段共四个阶段。从人类对自然直观现象的总结，到以科技发展为媒介在工业上的初步应用，再到在更为复杂的系统中的应用，最后与人类第二次产业革命联系起来并推广了反馈的概念，至此经典控制理论已成为一个发展成熟的理论，并已经广泛应用于工程实践，为人类工程技术的发展做出了巨大的贡献。随着科学技术和工程实践的发展，愈加复杂的控制系统需要控制理论迅速的发展，而现代数学和计算机的发展也为现代控制理论提供了使用高效的分析工具，推动了现代控制理论的发展。先后发展出了现代控制理论的基本理论与方法，贝尔曼等人提出了状态分析法，动态规划；卡尔曼和布西创建了卡尔曼滤波理论，并在控制系统的研究中成功的应用了状态空间法，提出了可控性和可观测性的新概念；庞特里亚金提出了极大（小）值原理；罗森布洛克等人研究了使用计算机辅助控制系统设计的现代频域法理论，将经典控制理论传递函数的概念推广到多变量系统，并探讨了传递函数矩阵与状态方程之间的等价转换关系，为进一步建立统一的线性系统理论奠定了基础。2 经典控制理论与现代控制理论的差异经典控制理论和现代控制理论的主要共同点表现在研究对象都是系统。经典控制理论是频域分析方法，研究工具是传递函数；研究对象时单输入，单输出线性定常系统；主要解决方法有频率发，根轨迹法，传递函数；用到的数学工具有拉氏变换，常微分方程。先打控制理论是时域分析方法，使用状态空间法，研究系统内部输入输出；研究对象为多输入、多输出系统，线性、定常或时变、离散系统；解决方法主要是状态空间法；用到的数学工具有线性代数、微分方程。总之，经典控制理论研究系统比较直观，在分析和改善系统的输入输出性能上比较方便。现代控制理论重点是研究系统部动态性能，在认识和分析系统上比较方便，但对于低阶系统的研究较为繁琐。3 应用现代控制理论的几个基本步骤1.建模 基于物理规律建立数学模型大量的工程实践表明，一个复杂的系统可以在十分简化的模型上用反馈控制得到成功。在现代控制理论中，问题的关键是寻找一个健壮的数学上精炼的模型，他在有效数据基础上可以用系统辨识方法求得。控制技术新应用的成功完全靠新模型和这些模型对新理论的发展，同时也依靠反馈设计技术的不断创新。现代控制理论的建模方法:要将现代控制理论付诸实践，必须架起一座联通数学理论与真实世界的桥梁。这座桥梁就是建模过程。工程师和科学家们常常要研究真实世界中的问题，提出解决办法。首先必须为研究的现象建立数学模型。这个模型既不能太简单，也不能太复杂。否则不能得出有效的结论，或者是给分析过程增加不必要的难度。建模的过程为：（1）明确建立模型的详细目标。（2）确定系统边界：系统与环境的分界。（3）定义系统内部各部分之间的相互作用。（4）确定各变量的值。（5）用数学方法表达出每个系统元素。（6）根据物理定律