大學畢業設計（論文）開題報告課題名稱電路系統的狀態空間模型分析課題類型理論研究指導教師學生姓名學號一、研究或設計的目的和意義：控制理論研究如何改進動態系統的性能以達到所需目標，這個廣義定義包含了人類活動的許多方面。控制理論試圖以定量方式描繪這些問題，并集中于尋求一些精確的數學描述方法。控制理論有兩個目標：了解基本控制原理；以數學表達它們，使它們最終能用以計算進入系統的控制輸入，或用以設計自動控制系統。控制系統之所以能得到如此普遍的應用，不但要歸功于現代儀表化 （完備的傳感器和執行機構）與便宜的電子硬件，還由于控制理論有處理其模型和輸出信號所具有的不確定性動態系統的能力。在控制理論中已完善的各種方法愈來愈得到普遍應用的同時，先進的理論概念的應用卻仍集中在像空間工程那樣的高技術方面。當然，由于計算機技術的飛速發展和世界性的激烈的工業競爭，這種情況將會改變。控制理論中的各種方法對現代技術的發展有很大影響。基于經典理論的單回路控制系統，以及最近出現的第一代自適應控制器，已在許多工業生產中得到廣泛應用。二、研究或設計的國內外現狀和發展趨勢：控制理論的產生和發展要分為以下幾個發展階段： 經典（自動）控制理論、現代控制理論和魯棒控制理論。科學技術的發展不僅需要迅速地發展控制理論，而且也給現代控制理論的發展準備了兩個重要的條件一現代數學和數字計算機。現代數學，例如泛函分析、現代代數等，為現代控制理論提供了多種多樣的分析工具；而數字計算機為現代控制理論發展提供了應用的平臺。在二十世紀五十年代末開始，隨著計算機的飛速發展，推動了核能技術、空間技術的發展，從而出現了多輸入多輸出系統、非線性系統和時變系統。五十年代后期，貝爾曼（Bellman）等人提出了狀態分析法；在1957年提出了動態規劃。1959年卡爾曼（Kalman）和布西創建了卡爾曼濾波理論；I960年在控制系統的研究中成功地應用了狀態空間法，并提出了可控性和可觀測性的新概念。 1961年龐特里亞金（俄國人）提出了極小（大）值原理。羅森布洛克（H.H.Rosenbrock）、歐文斯（D.H.OwenS和麥克法輪（G.J.MacFarlane）研究了使用于計算機輔助控制系統設計的現代頻域法理論，將經典控制理論傳遞函數的概念推廣到多變量系統，并探討了傳遞函數矩陣與狀態方程之間的等價轉換關系，為進一步建立統一的線性系統理論奠定了基礎。20世紀70年代奧斯特隆姆（瑞典）和朗道（法國，L.D.Landau）在自適應控制理論和應用方面作出了貢獻。與此同時，關于系統辨識、最優控制、離散時間系統和自適應控制的發展大大豐富了現代控制理論的內容。20世紀70年代末，控制理論向著“大系統理論”、“智能控制理論”和“復雜系統理論”的方向發展。智能控制理論是控制理論與人工智能相結合的產物，代表傳統控制理論向著深度方向發展。它的目標是提高控制系統自尋優、自適應、自學習、自組織等方面的智能水平。人是現今為止發現的最完善的智能系統，從不同角度模擬人的智能產生了不同的智能控制理論分支。即專家控制、模糊控制、神經網絡控制和仿人智能控制。三、主要研究或設計內容，需要解決的關鍵問題和思路 ：首先建立電路系統的狀態空間模型。電路系統是線性系統領域內應用很廣的一類工程系統。電路系統所遵循的物理原理包括各類電路元件的基本關系式和回路節點基爾霍夫定律。基于給定電路系統的結構，并運用元件和電路的物理定律，可建立系統的狀態空間描述，即狀態方程和輸出方程。其次求解系統的狀態方程和輸出方程。主要方法，一是時域法，二是拉普拉氏變換法。對于狀態方程和輸出方程比較復雜的連續系統 ，人工計算就十分的難以實現，MATLA是目前國際上最流行,應用最廣泛的科學與工程計算軟件。因此，在應用MATLA工程計算語言的基礎上給出了三種基本求解方法 ：拉普拉斯變換法，函數Isim,迭代法，從而簡便解決連續系統狀態方程的求解難問題。根據求得的狀態方程和輸出方程，利用現代控制理論的有關判據判斷其能控性、能觀性。最后用李雅普諾夫穩定性理論來判定系統的穩定性和解決在什么條件下才有可能通過狀態反饋把系統閉環極點配置在任意希望的位置上，并找到這樣的狀態反饋矩陣Ko同時為了驗證了模型的可行性，我們可以通過利用Matlab軟件編制仿真模塊，進行動態仿真。四、完成畢業論文（設計）所必須具備的工作條件及解決的辦法 ：學校計算中心提供設計用機房，而且可以通過查找電子文獻資料，整合相關知識；學校圖書館有設計的相關圖書資料。查閱學習《現代控制理論》，掌握研究課題相關知識點，建立必要的知識儲備。對于書中不懂得地方請教老師和同學，或者上網查詢相關解答。利用Matlab中的Simulink對電路系統進行建模,分析其穩態特性,并進行了仿真，得出相應的仿真波形，驗證了模型的有效性。時間安排：第七學期第19周：明確具體畢業設計的內容。第八學期第1-4周：文獻資料收集并完成文章綜述以及外文翻譯。第八學期第5-6周：提交開題報告，明確該課題研究方法、步驟。第八學期第7-8周：完成畢業設計第一章和第二章的內容。第八學期第9-10周：完成畢業設計第三章和第四章的內容。第八學期第10-12周：完成第五章的內容，并完成仿真。第八學期第13-14周：完成初稿。第八學期第15周：修改初稿。第八學期第16周：整理完善論文。第八學期第17周：準備答辯。六、閱讀的主要參考文獻及資料名稱：南京航空學院?自動控制原理（修訂版）：下冊[M].北京：國防工業出版社，1984.[美]本來明.C.郭.自動控制理論[M].張一中，譯.北京：水利電力出版社，1983.吳受章.應用最優控制[M].西安：西安交通大學出版社，1987.佛特曼T.E.，海茲K.L.線性控制系統引論[M].呂林，等譯.北京：機械工業出版社，1980.⑸ 關肇直，陳翰馥.線性控制系統的能控性和能觀測性[M].北京：科學出版社，1975.常春馨.現代控制理論基礎[M].北京：機械工業出版社，1988.陳哲.現代控制理論基礎[M].北京：冶金工業出版社，1987.曾癸銓.李雅普諾夫直接法在自動控制中的應用 [M].上海：上海科學技術出版社，1985.尤昌德.線性系統理論基礎[M].北京：電子工業出版社，1985