现代控制理论基础 课件全套 楼旭阳 chap1 绪论---chap7 线性二次型最优控制.pptx

现代控制理论基础

教材、参考书《现代控制理论基础》课程名称：现代控制理论基础英文名称：FundamentalsofModernControlTheory总学分：2总学时：32适用专业：自动化、电气工程及其自动化教材：.现代控制理论基础.机械工业出版社,2024.参考书：1.张嗣瀛,高立群.现代控制理论(第2版)[M].北京:清华大学出版社,2017.2.刘豹,唐万生.现代控制理论(第3版)[M].北京:机械工业出版社,2006.3.俞立.现代控制理论[M].北京:清华大学出版社,2007.4.RichardC.Dorf,RobertH.Bishop.现代控制系统(第11版:英文)[M].北京:电子工业出版社,2009.

第1章绪论【引言】现代控制理论在工业、航空航天、等许多领域发挥着越来越重要的作用。本章从控制理论的发展入手，主要介绍控制理论的发展历程、现代控制理论的六大分支，以及本课程的学习内容。【主要内容】1.1控制理论的发展历程1.2现代控制理论的分支1.3本课程的学习内容《现代控制理论基础》

1.1控制理论的发展历程中国古代自动化方面的成就：?公元前14世纪至前11世纪，中国、埃及和巴比伦出现自动计时漏壶；?公元130年，张衡(78-139,东汉)发明水运浑象，132年研制出自动测量地震的候风地动仪飞球调节器原理图关汽阀联结器开《现代控制理论基础》调节器轴套环汽轮机轴 1788年瓦特发明飞球调节器，进一步推动蒸汽机的应用，促进了工业的发展。世界上公认的第一个自动控制系统

没有理论指导使控制技术停滞了一个世纪!? 飞球调节器有时使蒸汽机速度出现大幅度振荡。由于当时还没有自控理论，所以不能从理论上解释这一现象。为了解决这个问题，盲目探索了大约一个世纪之久。?1868年英国麦克斯韦尔的“论调速器”论文指出：不应单独研究飞球调节器，必须从整个系统分析控制的不稳定。建立系统微分方程，分析微分方程解的稳定性，从而分析实际系统是否会出现不稳定现象。——这篇论文被公认为自动控制理论的开端。《现代控制理论基础》1.1控制理论的发展历程

?1875年，英国劳斯(Routh)在剑桥AdamsPrize的最佳论文中提出代数稳定判据，其意义:建立有关动态稳定性的系统理论。? 1895年，瑞士数学家赫尔维兹(Hurwitz)提出另外一种形式的代数稳定判据。? 1892年，俄国李雅普诺夫(Lyapunov)提出稳定性定义，并提出了为当今学术界广为应用且影响巨大的李亚普诺夫方法，也即李亚普诺夫第二方法或李亚普诺夫直接方法。《现代控制理论基础》1.1控制理论的发展历程

?1928年8月2日，美国HaroldBlack(1898-1983)在上班途中的渡船上灵光一闪，发明了在当今控制理论中占核心地位的负反馈放大器。他将其发明随手记在了一份纽约时报上，这份早报已成为一件珍贵的文物诊藏在ATT的档案馆中。1.1控制理论的发展历程《现代控制理论基础》

? 1932年,美国奈奎斯特(Nyquist)提出奈氏稳定判据。? 1940年,美国伯德(Bode)引入了半对数坐标系，使频率特性的绘制工作更加适用于工程设计。? 1948年,伊万斯(Evans)提出了复数域内研究系统的根轨迹法。《现代控制理论基础》二战中自动火炮、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。1948年,维纳(Wiener)出版《控制论》，形成完整的经典控制理论，标志控制学科的诞生。1.1控制理论的发展历程

1954年，钱学森的《工程控制论》在美国出版。国防技术的总体掌舵人：发展新中国的国防科技，谋划布局《现代控制理论基础》1.1控制理论的发展历程

二战后，空间技术促使现代控制理论的产生，现代控制理论促进了空间技术的发展。?1958年,卡尔曼(RudolfKalman)采用状态空间法分析系统，提出能控性、能观性、卡尔曼滤波概念/算法。Kalman是一个bug一般的存在，现代控制理论大神。Kalmanfilter是一个bug一般的存在，现代工程领域无处不在。1.1控制理论的发展历程《现代控制理论基础》

二战后，空间技术促使现代控制理论的产生，现代控制理论促进了空间技术的发展。? 1965年,贝尔曼(Bellman)提出最优控制的动态规划方法? 1961年,庞特里亚金证明了最优控制中的极大值原理? 1967年,瑞典Astrom提出最小二乘辩识，解决了线性定常系统参数估计问题和定阶方法。? 1970年,英国Rosenbrock提出状态空间多变量理论。? 1976年，美