文档介绍：现代控制理论基础
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现代控制理论基础
参考书：现代控制理论（张嗣瀛 高立群）
现代控制理论（谢克明 李国勇）
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一 概机制产生了各种智能控制方法和理论。如专家控制理论，模糊控制理论，神经网络控制理论等。智能机器人，
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一 概述
2 现代控制理论的主要内容
概括的说，有以下分支：
◆ 线性系统理论
◆ 最优控制理论
◆ 系统辨识理论
◆ 自适应控制理论
◆ 最优估计理论
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一 概述
2 现代控制理论的主要内容
线性系统理论
★ 状态空间实现 ：数学模型问题（定量）
★ 线性系统的内部特性问题：稳定性
可观测性 可控性（定性）
★ 线性系统的设计方法：极点配置方法
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一 概述
2 现代控制理论的主要内容
最优控制理论
即给定限制条件和性能指标（评价函数和目标函数）下，寻找使系统能在一定意义下为最优的控制规律。
★ 变分法（控制不受限）
★ 动态规划法 （离散系统）
★ 极小值原理 （控制受限）
★ 线性二次型最优控制设计（简单易掌握）
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一 概述
2 现代控制理论的主要内容
系统辨识理论（由试验数据识别）
★ 参数辨识：模型结构类型已知，
仅参数不知道
★ 系统辨识：结构不知道，参数也不
知道
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一 概述
2 现代控制理论的主要内容
最优估计理论（随机系统）
★ 状态估计 卡尔曼滤波器
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一 概述
2 现代控制理论的主要内容
自适应控制理论
即为了保证控制系统在整个控制过程中都满足最优指标，而随时辨识系统的模型，并按照当前的模型去修改最优控制率。
★ 模型参考自适应控制
★ 自校正控制
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一 概述
给定值
Ym
控制器
控制对象
校正机构
参考模型
输出y
e
u
图 a 模型 参考自适应控制
+
-
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一 概述
给定值
控制器
控制对象
对象参数辨识
输出y
u
图 b 自校正控制
控制器参数计算
θ
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二 状态空间描述
基本概念
状态方程建立途径
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二 状态空间描述
1 基本概念
系统
u1
u2
up
y1
y2
yq
x1,
x2,…
x1
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二 状态空间描述
1 基本概念
状态：控制系统的状态是指系统过去、现在和将来的状况，即能完全描述系统时域行为的一个最小变量组。
状态变量：是指能完全表征系统运动状态的最小变量组中的每个变量
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二 状态空间描述
1 基本概念
状态向量是指若一个系统有N个彼此独立的状态变量x1(t),x2(t),…,xn(t),用它们作为分量所构成的向量x(t),这就构成了状态向量。
状态空间以状态变量x1(t),x2(t),…,xn(t)为坐标轴构成的n维空间。
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二 状态空间描述
1 基本概念
状态方程：把系统的状态变量与输入之间的关系用一组一阶微分方程来描述的数学模型称之为状态方程。表征了系统由输入引起的内部状态变化的规律。
输出方程：是描述系统输出变量与系统状态变量和输入变量之间关系的代数方程 。
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二 状态空间描述
1 基本概念
状态空间表达式：是指状态方程和输出方程组合起来，构成对一个系统动态行为的完整描述 。
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二 状态空间描述
1 基本概念
列写举例：
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二 状态空间描述
1 基本概念
列写举例：
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二 状态空间描述
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二 状态空间描述