最优控制理论及应用.pptVIP

最优控制理论及应用;1符曦.系统最优化及控制.北京：机械工业出版社

2解学书.最优控制理论及应用.北京：清华大学出版社

3秦寿康.最优控制.北京：电子工业出版社

4邢继祥等.最优控制应用根底.北京：科学出版社

5王朝珠，秦化淑.最优控制理论.北京：科学出版社，2003

6张洪钺，王青.最优控制理论与应用.北京：高等教育出版社，2006

7胡寿松等.最优控制理论与系统.北京：科学出版社，2007;最优控制理论的发展;第三阶段鲁棒控制理论阶段;大系统理论：用控制和信息的观点，研究各种大系统的结构方案、总体设计中的分解方法和协调等问题的技术根底理论。;智能控制理论：研究与模拟人类智能活动及其控制与信息传递过程的规律，研制具有某些拟人智能的工程控制与信息处理系统的理论。;复杂系统理论：把系统的研究拓广到开放复杂巨系统的范筹，以解决复杂系统的控制为目标。;最优控制属于现代控制技术的核心内容，是现代控制理论的一个研究热点和中心话题。;现代控制理论是研究系统状态的控制和观测的理论，主要包括5个方面：

线性系统理论

最优控制

系统辨识

最正确滤波〔卡尔曼滤波〕

自适应控制;线性系统理论

研究线性系统在输入作用下状态运动过程规律，揭示系统的结构性质、动态行为之间的关系。

主要内容：

状态空间描述、能控性、能观性和稳定性、状态反响、状态观测器设计等。;最优控制

在给定约束条件和性能指标下，寻找使系统性能指标最正确的控制规律。

主要方法：

变分法、极大值原理、动态规划等

极大值原理现代控制理论的核心

即：使系统的性能指标到达最优〔最小或最大〕

某一性能指标最优：

如时间最短或燃料消耗最小等。;自适应控制

在控制系统中，控制器能自动适应内外部参数、外部环境变化，自动调整控制作用，使系统到达一定意义下的最优。

a.模型参考自适应控制

〔ModelReferenceAdaptiveControl)

b.自校正自适应控制

〔Self-TurningAdaptiveControl);系统辨识

建立系统动态模型的方法：

根据系统的输入输出的试验数据，从一类给定的模型中确定一个与被研究系统本质特??等价的模型，并确定其模型的结构和参数。

最正确滤波理论〔最正确估计器〕

当系统中存在随机干扰和环境噪声时，其综合必须应用概率和统计方法进行。即：系统数学模型，通过输入输出数据的测量，利用统计方法对系统状态估计。

Kalman滤波器;控制理论必须答复的三个问题：

〔1〕系统能否被控制？可控性有多大？

〔2〕如何克服系统结构的不确定性及干扰带来

的影响？

〔3〕如何实现满足要求的控制策略？;现代控制理论与经典控制理论的差异;现代控制理论的应用;导弹稳定控制;航天器控制;机器人控制;一些常用概念;世界上对控制理论开展有特殊奉献的学者：;最优化的根本问题：

就是寻找一个最优的控制方案或控制规律，使所研究的对象〔或系统〕能最优地到达预期的目标。;拦截导弹最短时间控制;导弹最小燃料控制;航天飞机最小能量控制;弹道导弹的弹道跟踪控制;卫星的指向和稳定控制;磁悬浮列车的控制:上海两个机场之间;最优控制的历史和人物;欧拉;最优化与最优控制理论开展的一个概括表示;最优控制问题的开展过程

古典法

50年代以前，自动控制系统设计有两种方法

解析法;1〕古典法：〔工程试凑法〕

根据对象G〔S〕，确定控制器GC〔S〕，使系统满足各项性能指标，如：超调量，上升时间，增益裕度，相位裕度。

特点：系统的控制结构是确定的，控制参数设计一般采用试凑方法，系统设计不是最优的，所得结果不是唯一解。

改进：解析法，力求使设计的系统按一定指标要求来到达最

优，从这个意义上讲，解析法比古典法更前进一步。;局限性：系统设计仅限于单变量系统，线性定常系统为控制对象，设计目标仅局限于使误差最小。50年代中期，随着最优控制在航空航天领域中的应用，使局限性有了突破——最优控制论设计系统。;总结：最优控制是现代控制理论的核心，其主要内容是：在满足一定的约束条件下，根据控制系统的数学模型，寻求最优控制，使目标函数为极大或极小。

用最优控制设计系统与传统解析法相比，特点如下：;先期工作

1948年，维纳〔N.Wiener〕发表《控制论》，引进了信息、反响和控制等重要概念，奠定了控制论〔Cybernetics〕的根底，并提出了相对于某一性能指标进行最优设计的概念。

1954年，钱学森编著《工程控制论》，系统地揭示了控制论对自动化、航空、航天