现代控制理论 Modern Control Theory
现代控制理论 Modern Control Theory
第一章绪论 1.1控制理论发展概况 1.2现代控制理论的主要特点 1.3现代控制理论基本内容 1.4本课程内容 教学计划安排
第一章 绪论 1.1 控制理论发展概况 1.2 现代控制理论的主要特点 1.3 现代控制理论基本内容 1.4 本课程内容 教学计划安排
第一章绪论 1.1控制理论发展概况 控制论:1948年美国数学家维纳《控制论》 1940—1950经典控制理论单机自动化 1960——1970现代控制理论机组自动化 1970——1980大系统理论控制管理综 1980——1990智能控制理论智能自动化 199021c集成控制理论网络控制自动化
第一章 绪论 1.1 控制理论发展概况 控制论:1948年 美国数学家维纳《控制论》 1940——1950 经典控制理论 单机自动化 1960——1970 现代控制理论 机组自动化 1970——1980 大系统理论 控制管理综合 1980——1990 智能控制理论 智能自动化 1990——21c 集成控制理论 网络控制自动化
1788年,英国Wate利用反馈原理发明蒸汽机 用的离心调速机 n1875年,1895年,英国 Routh和德国 Hurwitz 先后提出判别系统稳定性的代数方法 1892年,俄国李雅普诺夫在《论运动稳定性 的一般问题》中建立了动力学系统的一般稳 定性理论。 ■1932年, Nyqui!t提出了根据频率响应判断系 统稳定性的准则。 1945年,美国Bode在《网络分析和反馈放大 器设计》中提出频率响应分析法-Bode图
1788年,英国Wate利用反馈原理发明蒸汽机 用的离心调速机。 1875年,1895年,英国Routh和德国Hurwitz 先后提出判别系统稳定性的代数方法。 1892年,俄国李雅普诺夫在《论运动稳定性 的一般问题》中建立了动力学系统的一般稳 定性理论。 1932年,Nyquist提出了根据频率响应判断系 统稳定性的准则。 1945年,美国Bode在《网络分析和反馈放大 器设计》中提出频率响应分析法-Bode图
1948年,美国 Wiener在《控制论一关于在动 物和机器中控制和通信的科学》中系统地论 述了控制理论的一般原理和方法。 标志控制学科的诞生 控制论:研究动物(包括人类)和机器内部 控制和通信的一般规律的学科。 ■1954年,钱学森的《工程控制论》在美国出 版 奠定了工程控制论的基础
1948年,美国Wiener在《控制论-关于在动 物和机器中控制和通信的科学》中系统地论 述了控制理论的一般原理和方法。 ---标志控制学科的诞生 控制论:研究动物(包括人类)和机器内部 控制和通信的一般规律的学科。 1954年,钱学森的《工程控制论》在美国出 版。 ---奠定了工程控制论的基础
(1)经典控制理论 a特点 研究对象:单输入、单输出线性定常系统 解决方法:频率法、根轨迹法、传递函数。 ■非线性系统:相平面法和描述函数分析 ■数学工具:拉氏变换、常微分方程。 b局限性 难以应用于时变系统、多变量系统。 ■难以揭示系统更为深刻的特性
(1)经典控制理论 a.特点 研究对象:单输入、单输出线性定常系统。 解决方法:频率法、根轨迹法、传递函数。 非线性系统:相平面法和描述函数分析。 数学工具:拉氏变换、常微分方程。 b.局限性 难以应用于时变系统、多变量系统。 难以揭示系统更为深刻的特性
(2)现代控制理论 随着计算机技术、航空航天技术的迅速发展而发展 起来的。 a.特点 研究对象:多输入、多输出系统,线性、定常或时 变、离散系统 ■解决方法:状态空间法(时域方法)。 数学工具:线性代数、微分方程 b主要标志 ■1965年,R. Bellman提出了寻求最优控制的动态规 划方法
(2)现代控制理论 随着计算机技术、航空航天技术的迅速发展而发展 起来的。 a.特点 研究对象:多输入、多输出系统,线性、定常或时 变、离散系统。 解决方法:状态空间法(时域方法)。 数学工具:线性代数、微分方程。 b.主要标志 1965年,R.Bellman提出了寻求最优控制的动态规 划方法
■1958年, RE Kalman采用状态空间法分析系 统,提出能控性、能观性、 Kalman滤波概念 ■1961年,庞特里亚金证明了最优控制中的极 大值原理。 (3)大系统理论 是指规模庞大、结构复杂、变量众多的信息 与控制系统,如生产过程、交通运输、生物 工程、社会经济和空间技术等系统
1958年,R.E.Kalman采用状态空间法分析系 统,提出能控性、能观性、Kalman滤波概念 1961年,庞特里亚金证明了最优控制中的极 大值原理。 (3)大系统理论 是指规模庞大、结构复杂、变量众多的信息 与控制系统,如生产过程、交通运输、生物 工程、社会经济和空间技术等复杂系统
复杂系统的特点: (1)动力学模型的不确定性 (2)测量信息的粗糙性和不完整性 (3)动态行为或扰动的随机性 (4)离散层次和连续层次的混杂性 (5)系统动力学的高度复杂性 (6)状态变量的高维性和分布性 (7)各系统间的强耦合性
复杂系统的特点: (1)动力学模型的不确定性 (2)测量信息的粗糙性和不完整性 (3)动态行为或扰动的随机性 (4)离散层次和连续层次的混杂性 (5) 系统动力学的高度复杂性 (6)状态变量的高维性和分布性 (7)各系统间的强耦合性
大系统结构分为三类: 多级(递阶)控制 多层控制(按任务) 多段控制(如导弹轨迹控制) 决策、协调 司 协调控制级 计划、组织 管理 计算机实现生产 工厂 递阶控制级 调度,过程控制 的最优化 调节装置 车间 局部控制级
大系统结构分为三类: 多级(递阶)控制 多层控制(按任务) 多段控制(如导弹轨迹控制) 公司 工厂 车间 决策、协调、 计划、组织、 管理 计算机实现生产 调度,过程控制 的最优化 调节装置 协调控制级 递阶控制级 局部控制级