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自动化科学与技术 第二章 控制理论 * * 第二章 控制理论 杨宜民 研究生示范课程课件 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 2.1 控制理论的定义与被控对象的分类 2.1.1 控制理论的定义 自动控制理论简称为控制理论，通常指控制论中所应用的工具或方法。可见控制理论也可表述为控制方法。 控制理论的定义：指的是按被控对象运动规律与周围环境特征、通过能动地采集和运用信号施加控制作用、从而使被控对象稳定工作、且具有预定功能和性能的控制方法。 从控制理论定义可知，它与被控对象是密切相关的，故在论述控制理论之前必须先简单地对“被控对象”的分类加以说明。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 2.1.2 被控对象的分类 按被控对象的模型来分，被控对象可分为： Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 2.2 线性系统及其控制理论 2.2.1 线性系统的定义 线性系统的定义：用函数描述法表达被控对象时，能用线性常微分方程或方程组来描述的系统称为线性系统。 2.2.2 线性系统理论 线性系统控制理论简称为线性系统理论(以下同)，历史悠久，理论上较完善、技术上较成熟、应用也最广泛。它可分为古典控制方法和现代控制方法两大类。 古典控制方法：时域法、根轨迹法和*频域法。 现代控制方法：状态空间理论、多变量频域法和其它几何、代数方法。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 2.3 非线性系统及其控制理论 2.3.1 非线性系统的定义 非线性系统的定义：用函数描述法表达被控对象时，只能用非线性常微分方程或方程组来描述的系统称为非线性系统，或称为本质非线性系统。 在现实中，绝大多数被控对象是非线性的。被控对象的许多非线性现象是线性系统理论无法解决的。被控对象中的非线性现象： 1)具有饱和特性； 2)具有多个平衡点或多个操作点； 3)状态变量或极限环发生周期性变化； 4)发生混沌、分岔等复杂现象。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 2.3.2 非线性系统理论 非线性系统理论即非线性系统控制理论，同样可分为古典控制方法和现代控制方法两大类。 古典控制方法： 1)近似线性化法 2)精确线性化法 3)相平面分析法 4)渐近展开计算法 5)谐波平衡法（描述函数法 ） 现代控制方法 1)滑模变结构控制法 2)反步设计法 3)齐次控制法 4)微分平滑法 5)*其它各种微分几何方法 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. * 微分几何法需进一步研究的问题： 1) 对微分流形上给定初值的系统，其输入输出的映射逼近； 2) 局部能控性； 3) 稳定化反馈的计算方法； 4) 奇异性和大范围分析。 * 对分岔现象、混沌现象的控制已有很多研究。 一方面由于系统失稳时的高灵敏性有可能实现特别高效的控制；另一方面为了特定目的（例如必威体育官网网址通信）需要系统产生或加强混沌现象，以达到人为的随机效果。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 2.4 分布参数系统及其控制理论 2.4.1 分布参数系统的定义 分布参数系统的定义：用函数描述