[工學(xué)]現(xiàn)代控制理論-緒論-展示頁
2025-02-25 15:29本頁面
【正文】 念引入到控制理論中來 。 ⑷ 經(jīng)典控制理論的局限性 ① 難以有效地應(yīng)用于時變系統(tǒng)、多變量系統(tǒng) ② 難以有效地應(yīng)用于非線性系統(tǒng) 。 頻率理論 根軌跡法 中南大學(xué)信息學(xué)院自動化系 DgXu 6 ⑵ 以 SISO線性定常系統(tǒng)為研究對象。中南大學(xué)信息學(xué)院自動化系 DgXu 1 現(xiàn)代控制理論 Modern Control Theory 講授：徐德剛 Email: 中南大學(xué)信息學(xué)院自動化系 DgXu 2 2 基本情況 ?自動化專業(yè)選修課程（現(xiàn)代控制理論） ?學(xué)時： 32 ?學(xué)分： 2 ?考試方式： 閉卷 ?總評成績： 期末考試（ 70%）＋平時成績（ 30%） ?參考書目： ? 張嗣瀛、高立群編著，現(xiàn)代控制理論，清華大學(xué)出版社 ? 胡壽松，自動控制理論（第四 /五版），科學(xué)出版社 中南大學(xué)信息學(xué)院自動化系 中南大學(xué)信息學(xué)院自動化系 DgXu 3 第一章 緒 論 第二章 控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述 第三章 狀態(tài)方程的解 第四章 線性系統(tǒng)的能控性與能觀性 第五章 李亞普諾夫穩(wěn)定性分析 第六章 狀態(tài)反饋和狀態(tài)觀測器 第七章 最 優(yōu) 控 制 第八章 狀態(tài)估計（卡爾曼濾波） 中南大學(xué)信息學(xué)院自動化系 DgXu 4 第一章 緒 論 控制理論的發(fā)展歷程簡介 現(xiàn)代控制理論的主要內(nèi)容 中南大學(xué)信息學(xué)院自動化系 DgXu 5 控制理論的發(fā)展歷程簡介 經(jīng)典控制理論 ⑴ 形成和發(fā)展 ① 在 20世紀(jì) 3040年代，初步形成。 ② 在 20世紀(jì) 40年代形成體系。 ⑶ 以拉氏變換為工具，以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)在 頻率域中分析與設(shè)計。 現(xiàn)代控制理論 ⑴ 現(xiàn)代控制理論的形成和發(fā)展 中南大學(xué)信息學(xué)院自動化系 DgXu 7 中南大學(xué)信息學(xué)院自動化系 DgXu 8 經(jīng)典線性系統(tǒng)理論對于單輸入 ?單輸出線性定常系統(tǒng)的分析和綜合是比較有效的 ， 但其顯著的缺點(diǎn)是只能揭示輸入 ?輸出間的外部特性 ， 難以揭示系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)特性 ， 也難以有效處理多輸入 ?多輸出系統(tǒng) 。 現(xiàn)代控制理論正是在引入 狀態(tài) 和 狀態(tài)空間 概念的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 。 非線性系統(tǒng) 大系統(tǒng) 智能系統(tǒng) －神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊系統(tǒng) 中南大學(xué)信息學(xué)院自動化系 DgXu 10 (2) 以 MIMO線性、非線性、時變與非時變系 統(tǒng)為主要研究對象。 上世紀(jì) 80年代以來出現(xiàn)了新的控制思想 和控制理論 (1) 多變量頻率域控制理論。 中南大學(xué)信息學(xué)院自動化系 DgXu 11 現(xiàn)代控制理論的主要內(nèi)容 ?⑴ 線性系統(tǒng)理論 ?⑵ 最優(yōu)濾波理論 ?⑶ 系統(tǒng)辨識 ?⑷ 最優(yōu)控制 ?⑸ 自適應(yīng)控制 ?⑹ 非線性系統(tǒng)理論 中南大學(xué)信息學(xué)院自動化系 DgXu 12 中南大學(xué)信息學(xué)院自動化系 DgXu 13 第二章 控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述 基本概念 狀態(tài)空間表達(dá)式的建立 傳遞函數(shù) (矩陣 ) 組合系統(tǒng) (非奇異 )線性變換 離散時間系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式 中南大學(xué)信息學(xué)院自動化系 DgXu 14 控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述 系統(tǒng)數(shù)學(xué)描述的兩種基本類型 系統(tǒng) 是指由一些相互制約的部分所構(gòu)成的整體 ， 它可能是一個由反饋閉合的整體 ， 也可能是某一控制裝置或受控對象 。 圖中方塊以外的部分為系統(tǒng)環(huán)境 ， 環(huán)境對系統(tǒng)的作用為 系統(tǒng)輸入 ， 系統(tǒng)對環(huán)境的作用為 系統(tǒng)輸出 ， 二者分別用向量 u = [u1, u2, … , up]T 和 y = [y1, y2, … , yq]T 表示 ， 它們均為系統(tǒng)的 外部變量 。 中南大學(xué)信息學(xué)院自動化系 DgXu 15 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述通常有 兩種基本類型 ： 1） 一種是系統(tǒng)的外部描述 ， 即 輸入 ?輸出描述 。 如第一章至第六章所研究的單輸入 ?單輸出線性定常連續(xù)系統(tǒng) ， 其外部數(shù)學(xué)描述就是一個 n階微分表示方程及對應(yīng)的傳遞函數(shù) 。 這種描述是基于系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析的一類數(shù)學(xué)模型 ， 通常由兩個數(shù)學(xué)方程組成 。 ?輸出方程： 表征系統(tǒng)內(nèi)部變量 x = [x1, x2, ? , xn]T 及輸入變量 u = [u1, u2, ? , up]T和輸出變量 y=[y1, y2, ? , yq]T 間轉(zhuǎn)換關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式 ， 具有代數(shù)方程的形式 。 內(nèi)部描述則是對系統(tǒng)的一種完全描述 ， 它能完全表征系統(tǒng)的所有動力學(xué)特征 。 輸入和輸出 ：由外部施加到系統(tǒng)上的全部激勵稱為輸入，能從外部量測到的來自系統(tǒng)的信息稱為輸出。 從能量的觀點(diǎn)看，系統(tǒng)在 t0 時刻是松弛的意味著系統(tǒng)在t0 時刻不存貯能量。若網(wǎng)絡(luò)不是松弛的，則其輸出不僅由輸入決定，而且與初始條件有關(guān)。 因果性 ：若系統(tǒng)在 t 時刻的輸出僅取決于在 t 時刻和 t 之前的輸入 ， 而與 t 時刻之后的輸入無關(guān) ， 則稱系統(tǒng)具有因果性或因果關(guān)系 。 若系統(tǒng)在
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