Modern Control Theory现代控制理论齐晓妹任课教师：
Modern Control Theory 现代控制理论 任课教师： 齐晓妹
引言-控制论的主要发展时期1：上世纪50年代，经典控制论时期。建立在Nyquist的频率响应法和Ewans的根轨迹法基础上的理论，也称为古典控制理论（或自动控制理论）2：上世纪60年代，现代控制论时期。控制论的重点从单变量控制到多变量控制，从自动调节向最优控制从线性系统向非线性系统转变。线性（非线性）系统的分析与控制、系统辨识、最优控制、离散时间系统、自适应控制等3：上世纪70年代后：大系统理论时期
引言-控制论的主要发展时期 1：上世纪50年代，经典控制论时期。 建立在Nyquist的频率响应法和Ewans的根轨迹法基础上的理论，也称 为古典控制理论（或自动控制理论）。 2：上世纪60年代，现代控制论时期。 控制论的重点从单变量控制到多变量控制，从自动调节向最优控制， 从线性系统向非线性系统转变。 线性（非线性）系统的分析与控制、系统辨识、最优控制、离散时间 系统、自适应控制等 3：上世纪70年代后：大系统理论时期
现代控制理论发展>起步阶段二战期间及战后，反馈控制被广泛用于军用系统，比如飞机自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达天线控制系统。计算机技术的发展也从计算手段上为1946年2月14日，世界上第控制理论的发展提供了基本条件。一台电脑ENIAC在美国宾夕法尼亚大学诞生
现代控制理论发展 ➢起步阶段 1946年2月14日，世界上第 一台电脑ENIAC在美国宾夕 法尼亚大学诞生。 二战期间及战后，反馈控制被广泛 用于军用系统，比如飞机自动驾驶 仪、火炮定位系统、雷达天线控制 系统。 计算机技术的发展也从计算手段上为 控制理论的发展提供了基本条件
>标志阶段（上世纪60年代）五十年代后期，贝尔曼（Bellman）等人提出了状态分析法：在1957年提出了动态规则。1958年，庞特里亚金提出了名为极小（大）值原理的综合控制新方法。JI.C.IIOHTPHITIHBellman
五十年代后期，贝尔曼（Bellman）等人提出了状态分析法；在 1957年提出了动态规则。 1958年，庞特里亚金提出了名为极小（大）值原理的综合控制新 方法。 Bellman ➢标志阶段（上世纪60年代）
1959年卡尔曼（Kalman）等人创建了卡尔曼滤波理论：1960年在控制系统的研究中成功地应用了状态空间法，并提出了可控性和可观测性的新概念。卡尔曼（Kalman）到上世纪60年代初，一套以状态空间法、极大值原理、动态规划、卡尔曼滤波为基础的分析和设计控制系统的新的原理和方法已经确立
1959年卡尔曼（Kalman）等人创建了卡尔曼滤波理论；1960年 在控制系统的研究中成功地应用了状态空间法，并提出了可控 性和可观测性的新概念。 卡尔曼（Kalman） 到上世纪60年代初，一套以状态空间法、极大值原理、动态规划、 卡尔曼滤波为基础的分析和设计控制系统的新的原理和方法已经确 立
20世纪70年代，#关肇直开创了我国泛函分析和现代控制理论的研究。关肇直
关肇直 20世纪70年代，关肇直开创了我国泛函分析和现代控 制理论的研究
《自动控制理论》《现代控制理论》数学基础拉普拉斯变换线性代数、矩阵分析应用对象SISO系统MIMO系统处理域频率域(s)时域(t)系统模型传递函数G(s)状态空间描述时域分析法、根轨迹法系统分析方法状态空间分析法频率特性分析法系统性能能观性稳定性、稳态误差稳定性、能控性、控制结构状态反馈控制输出的负反馈控制
《自动控制理论》 《现代控制理论》 数学基础 拉普拉斯变换 线性代数、矩阵分析 应用对象 SISO系统 MIMO系统 处理域 频率域(s) 时域(t) 系统模型 传递函数G(s) 状态空间描述 系统分析方法 时域分析法、根轨迹法、 频率特性分析法 状态空间分析法 系统性能 稳定性、稳态误差 稳定性、能控性、能观性 控制结构 输出的负反馈控制 状态反馈控制
CHAPTER 1 STATE SPACEDESCRIPTION第一章状态空间描述
CHAPTER 1 STATE SPACE DESCRIPTION 第一章 状态空间描述
1.1 Definition of state space1.1.1 ExampleExample 1.1 A very simple network shown in Figure 1.1 is consideredRutFigure1.1RLCcircuitFind the external description and transfer function and state spacedescription of this system
1.1.1 Example Example 1.1 A very simple network shown in Figure 1.1 is considered Figure 1.1 RLC circuit Find the external description and transfer function and state space description of this system。 1.1 Definition of state space
RL1) TransferfunctionYThis circuit contains two energy-storagei(t))u(t)u.(t)elements: the inductor L and the capacitor C.du.(t)=i;(t) →u.(t)=二[iz(t)dtdtu(t) is inputdit (t)uc(t) is output7+Ri,(t)+u.(t)=u(t)dtDifferential equationLcd'u.(l) + RC du.(l)2 +u.(t) = u(t) (1.4)descriptiondi2dt（微分方程描述）LaplacetransformTransfer functionU.(s)1G(s).(1.5)descriptionU(s)LCs2 + RCs +1(传递函数描述）
This circuit contains two energy-storage elements: the inductor L and the capacitor C. 1）Transfer function u(t) is input uc(t) is output ( ) d d ( ) i t t u t C L c = 1 ( ) ( ) u t i t dt c L C = ( ) ( ) ( ) d d ( ) R i t u t u t t i t L L c L + + = ( ) ( ) d d ( ) d d ( ) 2 2 u t u t t u t RC t u t LC c c c + + = Differential equation description (微分方程描述) 1 1 ( ) ( ) ( ) 2 + + = = U s LCs RCs U s G s c Laplace transform Transfer function description (传递函数描述) (1.4) (1.5)