现代控制理论（中南大学）现代控制理论1第一章.pptVIP

线性控制系统 第一章 绪论 线性控制系统 第一章 绪论 * * 现代控制--线性控制系统（Linear control system） 中南大学信息科学与工程学院 * * 学时安排 学 时：32 讲授：28 实验：4 学 分： 2 * * 教材 张嗣瀛, 高立群. 现代控制理论，清华大学出版社，2006 黄家英.自动控制原理（上下册），高等教育出版社，2010 * * 参考书目 郑大钟(2002). 线性系统理论. 北京：清华大学出版社. ? [美]Katsuhiko Ogata著，卢伯英，于海勋等译，《现代控制工程》(第四版)，电子工业出版社； ?[澳]Goodwin, G.C., et al. Control System Design,北京：清华大学出版社； John J.D’Azzo. Linear Control System Analysis and Design (线性控制系统分析与设计，第4版). 北京：清华大学出版社? Richard C. Dorf, Robert H. Bishop. Modern Control Systems （Ninth Edition)（现代控制系统 第九版）. 北京：科学出版社 ?王枞. 控制系统理论及应用，北京邮电大学出版社。 * * 基础课程 专业基础： 自控原理 数学基础 线性代数 * * 第一章 绪 论 1.1 控制理论的发展历程简介 1.2 现代控制理论的主要内容 * * 1.1 控制理论的发展历程简介 1.1.1 经典控制理论 ⑴ 形成和发展 美国贝尔实验室的H. Bode（1938），以及Nyquist（1940）提出了频率响应法; 美国MIT的N. Wiener在研究随机过程的预测问题中，提出Wiener滤波理论（1942），发表了《Cybernetics》（1948）－控制学科诞生; 美国W. Evans提出根轨迹法(Root Locus Method) (1948) 。 * * （2）20世纪30-40年代形成经典控制理论 传递函数模型 频率理论 根轨迹法 * * （3）控制理论存在的局限性 简单对象 SISO、线性、时不变系统---（LTI） 缺乏系统化方法 图形化方法，依赖于设计人员的经验 达到的性能要求较低，不能处理多目标性能。 （4）面临的挑战 对象日益复杂化、控制性能要求不断提高 （5）以拉普拉斯变换为工具 * * 1.1.2 现代控制理论(Modern Control) (1950- )  二次世界大战中火炮，雷达，飞机以及通讯系统的控制研究直接推动了经典控制的发展。五十年代后兴起的现代控制起源于冷战时期的军备竞赛，如导弹(发射，操纵，指导及跟踪)，卫星，航天器和星球大战，以及计算机技术的出现(英国科学家A.J.G. MacFarlane)。 * * ⑴ 现代控制理论的形成和发展 1956年，前苏联的庞德里亚金发表了《最优过程的数学理论》，提出了极大值原理（Maximum Principle）； ?1957年，美国的贝尔曼发表了《动态规划理论在控制过程中的应用》，建立了最优控制的理论基础； ?1960年，美籍匈牙利人卡尔曼发表了“On the General Theory of Control Systems”，引入状态空间法分析系统，提出了能控性、能观性、卡尔曼滤波等概念，奠定了现代控制理论的基础； * * 1957年成立了国际自动控制联合会（IFAC：International Federation of Automatic Control）。 上世纪60年代末至70年代迅速发展：非线性系统、 大系统和智能系统。 * * (2) 以MIMO线性、非线性、时变与非时变系统为主要研究对象。 (3) 以线性代数和微分方程为工具，以状态空间法为基础。 * * 1.1.3 上世纪80年代以来出现了新的控制思想 和控制理论 (1) 多变量频率域控制理论。 (2) 模糊控制理论。 * * 1.2 现代控制理论的主要内容 ⑴ 线性系统理论 ⑵ 最优滤波理论 ⑶ 系统辨识 ⑷ 最优控制 ⑸ 自适应控制 ⑹ 非线性系统理论 * * 1.3 现代控制理论－取得的成就 ?1957年发射了第一颗人造地球卫星； ?工业机器人产品； ?1961年载人航天（加加林）； ?1966年月球软着陆； ?1969年登陆月球。 * * 1.4现代控制理论－特点 ?描述对象的方法 状态空间模型，适用