现代控制理论基础 第3版 教学课件 作者 王孝武 0绪论.ppt

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1、现代控制理论基础（第3版）王孝武主编绪论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。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。控制理论是一门关于控制的科学。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。0.2控制理论发展简况1788年，英国JamesWatt利用反馈原理发明蒸汽机用的离心

2、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

3、。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

4、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。