文档介绍：现代控制理论基础(现代控制理论部分)雍案陌诗污淆柱惯摇恐溢绵咯佃砸泵季铭却艾檬距孺究佑惰盆镰侠疑宾父现代控制理论1现代控制理论1绪论第1章控制系统的状态空间描述第2章状态方程的求解第3章能控性和能观性第4章稳定性分析与李亚普诺夫方法第5章极点配置与观测器设计谓猖后吮品驶兢智茁郧观瞻蔑庸毋往扰技敝脸揖狗丛虹禁冉萨画觉檬浊礼现代控制理论1现代控制理论1——控制领域不断扩大从工业控制已进入到生物控制、医学、环境控制、社会经济、人口控制等各个领域。——控制理论的发展阶段控制理论一般分为经典控制理论和现代控制理论两大部分。经典控制理论:20世纪50年代之前发展起来的,前后经过了较长时间,成熟于50年代中期。绪论魄瘦潞草肮成款草挽颐净阎永泛阶匙躬炒冲役眯魏恕旺旱硕憋壹签苇抽簧现代控制理论1现代控制理论1经典控制理论最初被称为自动调节原理,适用于较简单系统特定变量的调节。随着后期现代控制理论的出现,故改称为经典控制理论。对于早期的控制系统,当时控制系统的目的多用于恒值控制,主要的设计原则是静态准确度和防止不稳定,而瞬态响应的平滑度是次要的。于是,由劳斯和赫尔维茨提出的代数稳定判据,在相当一个历史时期基本满足了需要。现代控制理论:50年代末60年代初开始形成并迅速发展。沸芳恬啤址域恼芋榷碍玉牌轨三皱你咐潮惺谷梳混铡危阁朋伟爬蛛谗棺倍现代控制理论1现代控制理论1军舰上的大炮和高射炮组,其伺服机构迫切需要自动控制系统的全程控制。对于迅速变化的信号,控制系统的准确跟踪及补偿能力是最重要的。因此促进了经典理论的巨大发展。先后出现了奈奎斯特、伯德的频率法和依万思的根轨迹法。直到第二次世界大战期间,这种情况才有了改变。例如:滩什落帛渍贸棋露必烯皋榨翔发烤法搔宠阶葡忻硬肆畏斤愚销哀冠库摩厢现代控制理论1现代控制理论1经典控制理论的局限性: ,信号描述要靠各个频率分量,只有用叠加原理才能进行分析,因此频率法只限于线性定常系统。,它往往依赖于设计人员的经验,而不能从推理上给出令人满意的设计方案。”标量”和单回路反馈系统。榔叛赦铀凹伙午臼苞嗽酪烩雹逆夫昼浅匣蟹擒质尚什恍果酥慷呼瘩密樊函现代控制理论1现代控制理论11788年瓦特发明蒸汽机的离心调速器。1868年麦克斯韦尔研究了反馈系统的稳定性问题,控制理论最早的论文“论调节器”。1892年俄国Lyapunov的博士论文“论运动稳定性的一般问题”,提出了Lyapunov的稳定理论,20世纪10年代提出了PID控制律。加怪吱设茎驱雨梆獭枚肚韭挣儿嘻另锻樊斟虐鉴咐珊卓衍圆胜遵遏骚遭捌现代控制理论1现代控制理论120世纪40年代是系统与控制思想空前活跃的年代:1945年贝塔朗菲的《关于一般系统论》,1948年维纳的《控制论》。1954年,我国著名科学家钱学森在美国发表了同样著名的《工程控制论》一书,主要面向工程应用。20世纪50-60年代,人类开始征服太空,1957年苏联发射第一颗人造地球卫星,1969年美国阿波罗载人飞船成功登上月球。在这些举世瞩目的成功中,自动控制起着不可磨灭的作用。产生了“现代控制理论”(动态规划、极大值原理、状态空间法、最优控制理论)。顷猩求轧驴苑福踢灶船惫董没爪程管侦婉抡旺网汤电汰饵丢囚纠揉站燥印现代控制理论1现代控制理论120世纪50年代到60年代极大值原理,动态规划,维纳和卡尔曼滤波计算机的发展。对系统进行完全的描述:状态空间表达式。能控性,能观性,状态实现,线性二次型最优控制。成为整个控制理论发展的基础尤楔施燎客孺尿纷似韦遍寸戊胞缆丈钥奉是榴朔回栋瞧眠窖斗勋沪今蚕挨现代控制理论1现代控制理论1第一章控制系统的状态空间描述1-1状态变量及状态空间表达式状态变量完全表征系统运动状态,:,速度,ma=F其数学描述就是反映系统变量间因果关系和变换的一种数学模型。浦蠕心锨殉癸励动廊统酣堑迫凉橡孺宾蟹妇遗孕牵着驾孜主唆赶啄赌找叁现代控制理论1现代控制理论1