现代控制理论 Modern Control Theory
绪论 学习现代控制理论的意义： 1.是所学专业的理论基础 2.是研究生阶段提高理论水平的重要环节。 3. 是许多专业考博士的必考课。
一、控制的基本问题 控制问题：对于受控系统（广义系统）S，寻求控制规律μ(t)，使得闭环系统满足给定的性能指标要求。
求解包括三方面： 1. 系统建模 用数学模型描述系统 2. 系统分析 定性：稳定性、能控能观性 定量：时域指标、频域指标 3. 系统设计 1. 系统建模 用数学模型描述系统 2. 系统分析 定性：稳定性、能控能观性 定量：时域指标、频域指标 3. 系统设计 控制器设计、满足给定要求 结构设计 参数设计
二、控制理论发展史（三个时期） 1．古典控制理论： （从30年代~50年代） （1）建模，传递函数 （2）分析法(基于画图)，步骤特性，根轨迹，描述建模，创造了许多经验模式。 分析法 状态空间 基于数字的精确分析。 几何法 （3）设计：带参数修正 1948年 美国数学家维纳《控制论》
2．现代控制理论： （50年代末~70年代初） 现代控制理论是以状态空间法为基础，研究MIMO，时变参数结构，非线性、高精度、高性能控制系统的分析与设计的领域。 现代控制理论发展的主要标志 (1)卡尔曼：状态空间法； (2)卡尔曼：能控性与能观性； (3)庞特里雅金：极大值原理；
现代控制理论的主要特点 研究对象: 线性系统、非线性系统、时变系统、多变量系统、连续与离散系统 数学上：状态空间法 研究对象: 线性系统、非线性系统、时变系统、多变量系统、连续与离散系统 数学上：状态空间法 方法上：研究系统输入/输出特性和内部性能 内容上：线性系统理论、系统辩识、最优控制、自适应控制等
3.智能控制理论 （60年代末至今） 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 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 (1) 专家系统；(2)模糊控制，人工智能 (3) 神经网络，人脑模型；(4)遗传算法 控制理论与计算机技术相结合→计算机控制技术
4、控制理论发展趋势 企业：资源共享、因特网、信息集成、 信息技术+控制技术 (集成控制技术) 网络控制技术 信息技术+控制技术 (集成控制技术) 网络控制技术 计算机集成制造CIMS：（工厂自动化）
三、现代控制理论与古典控制理论的对比 共同 对象－系统 主要内容 分析：研究系统的原理和性能 设计：改变系统的可能性（综合性能） 共同 对象－系统 主要内容 分析：研究系统的原理和性能 设计：改变系统的可能性（综合性能） 研究对象：单入单出（SIS0）系统，线性定常 古典 工具：传递函数(结构图)，已有初始条件为零时才适用 试探法解决问题 ： PID串联、超前、滞后、反馈 区别 研究对象：多入多出（MIMO）系统、 线性定常、非线性、时变、 现代 工具：状态空间法、研究系统内部、 输入－状态（内部）－输出 改善系统的方法：状态反馈 、输出反馈
四、本课程主要内容 系统描述：状态空间表示法 系统分析：状态方程的解、线性系统的能控和能观测性、稳定性分析 系统设计：状态反馈和状态观测器、 最优控制：最优控制系统及其解法
五、使用教材 《现代控制理论》（第二版）刘豹主编 机械工业出版社 参考书 现代控制理论与工程 西安交大 现代控制理论 哈工大 机械专业硕研