6現(xiàn)代控制理論心得(編輯修改稿)
2024-09-19 16:59 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 掌握，學(xué)完之后，感覺(jué)如何應(yīng)用用現(xiàn)代控制論的基本原理去解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題則更困難。 綜述 60 年代產(chǎn)生的控制理論是以狀態(tài)變量概念為基礎(chǔ)，利用現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法和計(jì)算機(jī)來(lái)分析、綜合復(fù)雜控制系統(tǒng)的新理論，適用于多輸入、多輸出，時(shí)變的或非線性系統(tǒng)。飛行器及其控制系統(tǒng)正是這樣的系統(tǒng)。應(yīng)用控制理論對(duì)它進(jìn)行分析、綜合能使飛行器控制系統(tǒng)的性能達(dá)到新的水平。從 60 年代 “ 阿波羅 ” 號(hào)飛船登 第 6 頁(yè) 共 12 頁(yè) 月， 70 年代 “ 阿波羅 ” 號(hào)飛船與 “ 聯(lián)盟 ” 號(hào)飛船的 對(duì)接，直到80 年代航天飛機(jī)的成功飛行，都是與控制理論和計(jì)算機(jī)的應(yīng)用分不開(kāi)的。在控制精度方面，應(yīng)用控制理論、計(jì)算機(jī)和新型元、部件，使洲際導(dǎo)彈的命中精度由幾十公里減小到百米左右。 控制理論的核心之一是最優(yōu)控制理論。這種理論在 60 年代初開(kāi)始獲得實(shí)際應(yīng)用。這就改變了經(jīng)典控制理論以穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)品質(zhì)為中心的設(shè)計(jì)方法，而是以系統(tǒng)在整個(gè)工作期間的性能作為一個(gè)整體來(lái)考慮，尋求最優(yōu)控制規(guī)律，從而可以大大改善系統(tǒng)的性能。最優(yōu)控制理論用于發(fā)動(dòng)機(jī)燃料和轉(zhuǎn)速控制、軌跡修正最小時(shí)間控制、最優(yōu)航跡控制和自動(dòng)著陸控制等方面都取得了 明顯的成果。 控制理論的另一核心是最優(yōu)估計(jì)理論（卡爾曼濾波）。它為解決飛行器控制中的隨機(jī)干擾和隨機(jī)控制問(wèn)題提供一種有力的數(shù)學(xué)工具。卡爾曼濾波突破了維納 3[鍵入文字 ] 濾波的局限性，適用于多輸入、多輸出線性系統(tǒng)，平穩(wěn)或非平穩(wěn)的隨機(jī)過(guò)程，在飛行器測(cè)軌 跟蹤、控制攔截和會(huì)合等方面得到廣泛應(yīng)用。 一、現(xiàn)代控制理論的發(fā)展過(guò)程 現(xiàn)代控制理論是在 20世紀(jì) 50年代中期迅速興起的空間技術(shù)的推動(dòng)下發(fā)展起來(lái)的?？臻g技術(shù)的發(fā)展迫切要求建立新的控制原理，以解決諸如把宇宙火箭和人造衛(wèi)星用最少燃料 或最短時(shí)間準(zhǔn) 第 7 頁(yè) 共 12 頁(yè) 確地發(fā)射到預(yù)定軌道一類(lèi)的控制問(wèn)題。這類(lèi)控制問(wèn)題十分復(fù)雜，采用經(jīng)典控制理論難以解決。 1958 年，蘇聯(lián)科學(xué)家 . 龐特里亞金提出了名為極大值原理的綜合控制系統(tǒng)的新方法。在這之前，美國(guó)學(xué)者 1954 年創(chuàng)立了動(dòng)態(tài)規(guī)劃，并在 1956年應(yīng)用于控制過(guò)程。他們的研究成果解決了空間技術(shù)中出現(xiàn)的復(fù)雜控制問(wèn)題，并開(kāi)拓了控制理論中最優(yōu)控制理論這一新的領(lǐng)域。1960～ 1961 年，美國(guó)學(xué)者 布什濾波理論，因而有可能有效地考慮控制問(wèn)題中所存在的隨機(jī)噪聲的影響，把控制理論的研 究范圍擴(kuò)大，包括了更為復(fù)雜的控制問(wèn)題。幾乎在同一時(shí)期內(nèi)，貝爾曼、卡爾曼等人把狀態(tài)空間法系統(tǒng)地引入控制理論中。狀態(tài)空間法對(duì)揭示和認(rèn)識(shí)控制系統(tǒng)的許多重要特性具有關(guān)鍵的作用。其中能控性和能觀測(cè)性尤為重要，成為控制理論兩個(gè)最基本的概念。到 60 年代初，一套以狀態(tài)空間法、極大值原理、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、卡爾曼 布什濾波為基礎(chǔ)的分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的新的原理和方法已經(jīng)確立，這標(biāo)志著現(xiàn)代控制理論的形成。 二、現(xiàn)代控制理論的學(xué)科內(nèi)容 現(xiàn)代控制理論所包含的學(xué)科內(nèi)容十分廣泛，主要的方面有。線性系統(tǒng)理論、非線性系統(tǒng)理論、最 優(yōu)控制理論、隨機(jī)控制理論和適應(yīng)控制理論。 線性系統(tǒng)理論
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