现代控制理论基础第2版 教学配套课件 合肥工大 王孝武 主编 绪论.pdfVIP

绪 论 0.1 自动控制与控制理论 所谓控制，就是把有目的性的作用组织起来，使某被控对象按照一 定规律变化，或者保持在某个范围内。而自动控制是在不需要人直 接参与的情况下实现控制。完成控制的是自动控制系统或装置。 控制论：研究动物（包括人类）和机器内部控制和通信的一般规律 的学科。 控制理论是一门关于控制的科学。 应当指出，控制理论来源于控制过程的实践。而又指导控制过程的 实践。现在，控制理论在工程控制、社会经济、生命科学等许多领 域都有应用。 0.2 控制理论发展简况 ? 1788年，英国James Watt利用反馈原理发明蒸汽机用的离心调速 机。 ? 1875年，1895年，英国Routh和德国Hurwitz先后提出判别系统稳 定性的代数方法。 ? 1892年，俄国李雅普诺夫在《论运动稳定性的一般问题》中建立 了动力学系统的一般稳定性理论。 ? 1932年，Nyquist提出了根据频率响应判断系统稳定性的准则。 ? 1945年，美国Bode在《网络分析和反馈放大器设计》中提出频率 响应分析法－Bode图。 ? 1948年，美国Wiener在《控制论－关于在动物和机器中控制和通 信的科学》中系统地论述了控制理论的一般原理和方法。 －－－标志控制学科的诞生 （1）经典控制理论 a.特点 ? 研究对象：单输入、单输出线性定常系统。 ? 解决方法：频率法、根轨迹法、传递函数。 ? 非线性系统：相平面法和描述函数法。 ? 数学工具：常微分方程、差分方程、拉氏变换、Z变换。 b.局限性 ? 不能应用于时变系统、多变量系统。 ? 不能揭示系统更为深刻的内部特性。 2 现代控制理论 随着计算机技术、航空航天技术的迅速发展而发展起来的。 a.特点 ? 研究对象：多输入、多输出系统，线性、非线性、定常或时变、 连续或离散系统。 ? 解决方法：状态空间法（时域方法）。 ? 数学工具：线性代数、微分方程组、矩阵理论。 b.主要标志 ? 1965年，R.Bellman提出了寻求最优控制的动态规划方法。 ? 1958年，R.E.Kalman采用状态空间法分析系统，提出能控性、能 观测性、Kalman滤波理论 ? 1961年，庞特里亚金极大值原理。 0.3 现代控制理论的基本内容 （1 ）线性多变量系统理论 （2 ）最优控制理论 （3 ）最优估计理论 （4 ）系统辨识与参数估计 0.4 本课程的基本任务 掌握现代控制理论的基本理论和基本方法，以便进行系统分析 和设计，同时为进一步学习现代控制理论打下扎实基础。 所谓系统分析就是在规定的条件下，对数学模型已知系统的性 能进行分析； 所谓系统设计，就是构造一个能够完成给定任务的系统，这个 系统具有希望的瞬态、稳态性能以及抗干扰性能。