现代控制理论绪论（广东工业大学）ppt培训课件

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1、现代控制理论基础ModernControlTheory李忠娟137109902178/22/20211现代控制理论基础-广东工业大学教材《现代控制理论基础》梁慧冰、孙炳达主编主要参考书《自动控制原理》（下）吴麒编清华大学出版社《现代控制理论》（第二版）刘豹主编，机械工业出版社《线性系统理论》（第一部分），郑大钟主编,清华大学出版社《控制系统CAD与仿真：MATLAB语言及应用》，王海英主编《ModernControlSystemEngineering》，Ogata8/22/20212现代控制理论基础-广东工业大学绪论线性系统的状态空间描述线性系统的运动分析线

2、性系统的能控性与能观测性控制系统的稳定性分析线性定常系统的综合现代控制理论基础8/22/20213现代控制理论基础-广东工业大学绪论8/22/20214现代控制理论基础-广东工业大学现代控制理论的主要内容系统辨识最优控制最佳估计自适应控制线性控制系统理论自适应控制研究的对象是具有不确定性的系统。面对这些各种各样的不确定性，如何设计一个满意的控制系统来适应这些变化，这就是自适应控制系统所需研究和解决的问题。系统辨识就是利用系统(设备)在试验或运行中测得的数据构造出系统的数学模型，并估计其参数的理论和方法线性控制理论多变量线性系统理论,其主要内容有系统的结构问题

3、，如能控性、能观测性、最小性等；反馈控制问题，如极点配置、解耦、鲁棒控制等问题。最佳估计应用概率论中的理论和方法，在系统的结构和参数为已知的条件下，对所量测到的信息进行在线处理，滤去噪声，对系统的真实状态做出最好估计。最优控制研究在给定的限制条件和给定的性能指标下，寻找使该性能指标达到最佳值(最大或最小)的控制规律问题。8/22/20215现代控制理论基础-广东工业大学现代控制理论的产生与发展控制理论作为一门科学技术，已经广泛地运用于我们社会生活的方方面面。例如，我们的教学也使用了控制理论的方法。老师在课堂上讲课，大家在课堂上听，本身可看作一个开环函数；而同

4、学们课下做作业，再通过老师的批改，进而改进和提高老师的授课内容和方法，这就形成了一个闭环控制。象这样的例子很多，都是控制理论在生活中的应用。那么控制理论必然有它的产生和发展。我们来学习一下控制理论的产生和发展。控制理论的产生和发展要分为以下几个阶段的发展：8/22/20216现代控制理论基础-广东工业大学洗衣机智能控制电冰箱温度控制8/22/20217现代控制理论基础-广东工业大学第一阶段:经典(自动)控制理论经典控制理论即古典控制理论,也称为自动控制理论。它的发展大致经历了以下几个过程：一萌芽阶段如果要追朔自动控制技术的发展历史,早在两千年前中国就有了自动

5、控制技术的萌芽。8/22/20218现代控制理论基础-广东工业大学1.两千年前我国发明的指南车，就是一种开环自动调节系统。指南车2.公元1086－1089年（北宋哲宗元祐初年），我国发明的水运仪象台，就是一种闭环自动调节系统。水运仪象台8/22/20219现代控制理论基础-广东工业大学二起步阶段随着科学技术与工业生产的发展，到十八世纪，自动控制技术逐渐应用到现代工业中。其中最卓越的代表是瓦特（J.Watt）发明的蒸汽机离心调速器，加速了第一次工业革命的步伐。瓦特8/22/202110现代控制理论基础-广东工业大学三发展阶段1.1868年马克斯韦尔（

6、J.C.Maxwell）解决了蒸汽机调速系统中出现的剧烈振荡的不稳定问题，提出了简单的稳定性代数判据。马克斯韦尔（J.C.Maxwell）8/22/202111现代控制理论基础-广东工业大学1895年劳斯（Routh）与赫尔维茨（Hurwitz）把马克斯韦尔的思想扩展到高阶微分方程描述的更复杂的系　　统中,各自提出了两个著名的稳定性判据—劳斯判据和赫尔维茨判据。基本上满足了二十世纪初期控制工程师的需要。赫尔维茨（Hurwitz）8/22/202112现代控制理论基础-广东工业大学3.由于第二次世界大战需要控制系统具有准确跟踪与补偿能力，1932年奈奎斯特（H

7、.Nyquist）提出了频域内研究系统的频率响应法，为具有高质量的动态品质和静态准确度的军用控制系统提供了所需的分析工具。奈奎斯特8/22/202113现代控制理论基础-广东工业大学4.1948年伊万斯（W.R.Ewans）提出了复数域内研究系统的根轨迹法。建立在奈奎斯特的频率响应法和伊万斯的根轨迹法基础上的理论，称为经典（古典）控制理论（或自动控制理论）。8/22/202114现代控制理论基础-广东工业大学四标志阶段1.1947年控制论的奠基人美国数学家韦纳（N.Weiner）把控制论引起的自动化同第二次产业革命联系起来，并与1948年出版了《控制论—关于

8、在动物和机器中控制与通讯的科学》，书中论述了控制理论