现代主要控制方法的研究现状及展望

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1、第47卷第6期2015年12月南Journalof京航空航天NanjingUniversityofAe大学报ronautics&AstronauticsV01．47No．6Dec．2015DOI：10．16356／j．1005—2615．2015．06．003现代主要控制方法的研究现状及展望南英陈昊翔杨毅吕开妮(南京航空航天大学航天学院，南京，210016)摘要：系统描述了控制问题的一般数学形式，针对现代控制理论各个研究领域，如最优控制、鲁棒控制、滑模控制、(人工)智能控制(包含容错控制，自适应控制，模糊控制，神经网络控制)和大系

2、统控制等，分别系统总结了它们的构建思路、概念机理与发展现状，分析了它们的特性及不足，并对其发展趋势进行了论述。最后针对目前控制理论的研究状况，对未来控制理论及其特性进行了概括与展望。关键词：现代控制理论；发展现状；未来控制理论；自然控制理论中图分类号：TPl3文献标志码：A文章编号：1005—2615(2015)06—0798—13PrimaryMethodologiesofModernControl：StatusandProspectNanYing，ChenHaoxiang，YangYi，LiiKaini(CollegeofAs

3、tronautics，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Thispaperpresentsthegeneralformofcontroltheoryproblem．Regardingonallprimaryresearchfieldsofcontroltheory，suchasoptimalcontrol，robustcontrol，slidingmodelcontrol，(artificial)intelligent

4、control(whichincludesfaults—tolerantcontrol，self—adaptivecontrol，fuzzycontrol，neuralcontrolandSOon)andcontr01forlarge—scalesystem，thepapersummarizestheconcepts，principlesandwaysofconstruction，andanalyzestheirprioritiesanddrawbacks，aswellastheirdevelopingtrends．Finally

5、，thepaperprospectsthefuturecontroltheoryanditscharacters．Keywords：moderncontroltheory；developmentstatus；futurecontroltheory；naturalcontroltheory控制理论研究基本分为3阶段：经典控制，现代控制，大系统和智能控制理论。即从理想简化模型、简单小规模、单个系统、低可靠性、局部性、低精度⋯⋯到客观存在的真实具体模型、复杂大规模、众多系统、高可靠性、全局性、高精度⋯⋯的发展过程。现代控制理论是以状态空

6、间为基础的一种控制理论口]，以线性代数和微分方程等为主要的数学工具，分析与构建控制系统口4]。该理论在20世纪50年代中期得到迅速兴起与发展。航天航空等工程科技需要建立能适合其特性的控制理论，以解决如将宇宙火箭和人造卫星发射入预定轨道并使燃料最少或时间最短等问题[5]。因此，动态规划、极大值原理和卡尔曼一布什滤波分别在1954年、1958年、1961年研究获得，这些成果扩大了控制理论的研究范围，包括了更为复杂的控制问题，标志着现代控制理论的成熟[6。8]；之后半个多世纪，控制理论不断出现新的、不同技术途径的研究领域，形成了大量控制

7、理论的分支。控制理论还将随着自然科学技术的进步、各类实际应用需求的日益广泛而不断发展，新发现一新概念一新原理一新检验一新⋯⋯一新论理一新应用一新(控制理论)分支还将不断爆炸式增加，为了对未来未知的新控制理论的发展指明一个有效的研究技术途径，需要从问题的根源上、全面系统地总结现代控制理论的各主要分支，这对当代与未来控制理论收稿日期：2015—10—12；修订日期：2015-1115作者筒介：南英，男，1964年生，教授，博士生导师。研究方向：飞行力学与控制，飞行器设计与飞行仿真等。通信作者：南英，Email：nanying：@nua

8、a．edu．cn。第6期南英，等：现代主要控制方法的研究现状及展望799继续在量与(概念)质上的飞跃式发展具有十分重要的理论和实际意义，即人类的未来控制理论可以实现从一个无任何简化的、无限大的、无穷尽复杂的、无奇不有的超巨型实际数学一物理一逻辑系统