文档介绍：1 学年论文题目现代控制理论的研究方法和应用院系信息学院专业控制工程学生姓名吴培德学号 G11198 二O一二年十一月十八日 2 现代控制理论的研究方法和应用吴培德东华大学工程硕士控制工程 G11198 摘要: 现代控制理论研究如何改进动态系统的性能, 从而达到所需目标, 以及在自动控制系统中,变量的变化规律及其改进的可能性和途径。它的主要内容包括: 1. 状态空间表达式。 2. 状态空间表达式的解。系统的综合等。 3. 系统的能控性与能观性。 4. 稳定性的判别。 : 自动控制;现代控制理论研究;系统的能控性 Abstract: The possibilities and means of control theory to study how to improve the performance of the dynamic system, so as to achieve the desired objectives, as well as in the automatic control system, the variation of the variable and its improvement. Its main contents include: a state space expression. The solution of the state space expression. 3 system controllability and observability. Stability discriminant. Linear time-invariant systems integration. Keywords: Automatic control; modern control theory; system can controllability 1 、引言、现代控制理论的发展历史: 进入 20 世纪以来,控制理论迅速发展,比较典型的变革有: 世纪初工业革命促进经典控制理论创立和发展。 40 年代维纳提出控制论的思想,揭示了机器中的通信控制机能与人的神经活动的共同规律。世纪 50 年代末, 60 年代初,随着工业革命的发展,对控制技术提出了更高的要求。 60 年代初, 由美国科学家卡尔曼引进数学计算方法中的“校正”等概念,吸取“最佳化”的研究成果,奠定了现代控制理论的基础。年代,工业,航天的需求促进了现代控制理论的发展。科学家提出了大系统理论,人工智能系统,模糊控制理论, 3 使自动控制理论转向了“智能控制”。、以下几个因素促使了现代控制理论产生: a)需要处理更现实的系统模型。 b)向优化控制,优化设计发展的趋势。 c)现代控制理论以前的技术的缺点。 d)计算机技术的高度发展。 e)其它领域著名研究方法的应用。、现代控制理论的研究目的经典控制理论只研究一个输入输出变量,且固定参数的定常系统。其数学基础是拉普拉斯变换,分析综合的方法为频率响应特性等。然而,即使传递函数相同,系统内部结构也可以不同。因此,用传递函数描述系统有时是不完整的。如果只知道端部状态,对于充分了解一个系统的运动状况和掌握系统的整体性质也是不够的。随着技术的进步,人们的目标也越高。这意味着人们要研究更复杂的系统。这样的系统里包含了更多相互作用的元素。对控制系统也有了更高的精确性和稳定性的需求。此外,还有其他方面的要求诸如:节能,降低成本,缩短操作时间等。优化以上这些指标的参数不可避免的要使用到非线性系统,优化控制理论需要使用到非线性时变控制规律。这些都是现代控制理论的研究目的。、现代控制理论的研究方法现代控制理论它采用了状态空间变量法进行分析,计算。不仅可以了解系统 4 的输入输出关系,而且能了解和控制系统内部的特征。这把原来经典控制理论的简单模型转化为更接近现实的模型,使过去被忽略掉的一些方面,如系统内部各元素的交互作用和反馈,都被考虑进去了。它提供了一个统一而强大的描述系统的方法,可处理多变量和单变量系统、定常和时变系统。其基本分析综合方法为: 时域方法,包括:微分方程,线性代数,数值计算等。适合于现代工业系统中的日趋复杂和精度要求趋高的情况。、现代控制理论中的建模方法要将现代控制理论付诸实践,必须架起一座联通数学理论与真实世界的桥梁。这座桥梁就是建模过程。工程师和科学家们常常要研究真实世界中的问题,提出解决办法。首先必须为研究的现象建立数学模型。这个模型既不能太简单,也不能太复杂。否则不能得出有效的结论,或者是给分析过程增加不必要的难度。建模的过程为: 。 :系统与环境的分界。 3.