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现代控制理论  Modern Control Theory 绪论 学习现代控制理论的意义： 1.是所学专业的理论基础 2.是研究生阶段提高理论水平的重要环节。 3. 是许多专业考博士的必考课。 一、控制的基本问题 控制问题：对于受控系统（广义系统）S，寻求控制规律μ(t)，使得闭环系统满足给定的性能指标要求。 求解包括三方面： 1. 系统建模 用数学模型描述系统 2. 系统分析　定性：稳定性、能控能观性 　　　　　　定量：时域指标、频域指标 3. 系统设计　 　控制器设计、满足给定要求　结构设计　 　　　　　　　　　　　　　　参数设计 二、控制理论发展史（三个时期） 1．古典控制理论： （从30年代~50年代） （1）建模，传递函数 （2）分析法(基于画图)，步骤特性，根轨迹，描述建模，创造了许多经验模式。 分析法 状态空间　基于数字的精确分析。 　　　　　 几何法 （3）设计：带参数修正 1948年 美国数学家维纳《控制论》 2．现代控制理论：（50年代末~70年代初） 现代控制理论是以状态空间法为基础，研究MIMO，时变参数结构，非线性、高精度、高性能控制系统的分析与设计的领域。 现代控制理论发展的主要标志 (1)卡尔曼：状态空间法； (2)卡尔曼：能控性与能观性； (3)庞特里雅金：极大值原理； 现代控制理论的主要特点 研究对象: 线性系统、非线性系统、时变系统、多变量系统、连续与离散系统 数学上：状态空间法 方法上：研究系统输入/输出特性和内部性能 内容上：线性系统理论、系统辩识、最优控制、自适应控制等 3.智能控制理论（60年代末至今） 1970——1980 大系统理论 控制管理综合 1980——1990 智能控制理论 智能自动化 1990——21c 集成控制理论 网络控制自动化 (1) 专家系统；(2)模糊控制，人工智能　 (3) 神经网络，人脑模型；(4)遗传算法 控制理论与计算机技术相结合→计算机控制技术 4、控制理论发展趋势 企业：资源共享、因特网、信息集成、 信息技术+控制技术 (集成控制技术) 网络控制技术 计算机集成制造CIMS：（工厂自动化） 三、现代控制理论与古典控制理论的对比 共同　对象－系统 　　　　主要内容　分析：研究系统的原理和性能 　　　　　　　　　设计：改变系统的可能性（综合性能） 研究对象：单入单出（SIS0）系统，线性定常 　　　 古典 工具：传递函数(结构图)，已有初始条件为零时才适用 　　　　　　 试探法解决问题 ： PID串联、超前、滞后、反馈 区别 研究对象：多入多出（MIMO）系统、 线性定常、非线性、时变、 　　 　 现代 工具：状态空间法、研究系统内部、 输入－状态（内部）－输出 　　　　 　　 改善系统的方法：状态反馈 、输出反馈 四、本课程主要内容 系统描述：状态空间表示法 系统分析：状态方程的解、线性系统的能控和能观测性、稳定性分析 系统设计：状态反馈和状态观测器、 最优控制：最优控制系统及其解法 五、使用教材 《现代控制理论》（第二版）刘豹主编 机械工业出版社 参考书 现代控制理论与工程　西安交大 现代控制理论　哈工大　机械专业硕研 * *