2025/2/281現代控制

--線性控制系統（Linearcontrolsystem）中南大學信息科學與工程學院2025/2/282學時安排學時：32

講授：28實驗：4學分：22025/2/283教材張嗣瀛,高立群.現代控制理論，清華大學出版社，2006黃家英.自動控制原理（上下冊），高等教育出版社，20102025/2/284參考書目

鄭大鐘(2002).線性系統理論.北京：清華大學出版社.?[美]KatsuhikoOgata著，盧伯英，于海勛等譯，《現代控制工程》(第四版)，電子工業出版社；?[澳]Goodwin,G.C.,etal.ControlSystemDesign,北京：清華大學出版社；

JohnJ.D’Azzo.LinearControlSystemAnalysisandDesign(線性控制系統分析與設計，第4版).北京：清華大學出版社

RichardC.Dorf,RobertH.Bishop.ModernControlSystems（NinthEdition)（現代控制系統第九版）.北京：科學出版社?王樅.控制系統理論及應用，北京郵電大學出版社。2025/2/285基礎課程專業基礎：自控原理數學基礎線性代數2025/2/286第一章緒論

1.1控制理論的發展歷程簡介1.2現代控制理論的主要內容2025/2/2871.1控制理論的發展歷程簡介

1.1.1經典控制理論

⑴形成和發展

美國貝爾實驗室的H.Bode（1938），以及Nyquist（1940）提出了頻率響應法;

美國MIT的N.Wiener在研究隨機過程的預測問題中，提出Wiener濾波理論（1942），發表了《Cybernetics》（1948）－控制學科誕生;

美國W.Evans提出根軌跡法(RootLocusMethod)(1948)

。

2025/2/288（2）20世紀30-40年代形成經典控制理論

傳遞函數模型

頻率理論

根軌跡法2025/2/289（3）控制理論存在的局限性簡單對象SISO、線性、時不變系統---（LTI）缺乏系統化方法圖形化方法，依賴于設計人員的經驗達到的性能要求較低，不能處理多目標性能。（4）面臨的挑戰對象日益復雜化、控制性能要求不斷提高（5）以拉普拉斯變換為工具

2025/2/28101.1.2現代控制理論(ModernControl)(1950-)

二次世界大戰中火炮，雷達，飛機以及通訊系統的控制研究直接推動了經典控制的發展。五十年代后興起的現代控制起源于冷戰時期的軍備競賽，如導彈(發射，操縱，指導及跟蹤)，衛星，航天器和星球大戰，以及計算機技術的出現(英國科學家A.J.G.MacFarlane)。2025/2/2811⑴現代控制理論的形成和發展1956年，前蘇聯的龐德里亞金發表了《最優過程的數學理論》，提出了極大值原理（MaximumPrinciple）；?1957年，美國的貝爾曼發表了《動態規劃理論在控制過程中的應用》，建立了最優控制的理論基礎；?1960年，美籍匈牙利人卡爾曼發表了“OntheGeneralTheoryofControlSystems”，引入狀態空間法分析系統，提出了能控性、能觀性、卡爾曼濾波等概念，奠定了現代控制理論的基礎；

2025/2/28121957年成立了國際自動控制聯合會（IFAC：InternationalFederationofAutomaticControl）。上世紀60年代末至70年代迅速發展：非線性系統、大系統和智能系統。2025/2/2813(2)以MIMO線性、非線性、時變與非時變系統為主要研究對象。(3) 以線性代數和微分方程為工具，以狀態空間法為基礎。

2025/2/2814

1.1.3上世紀80年代以來出現了新的控制思想和控制理論

(1) 多變量頻率域控制理論。

(2) 模糊控制理論。2025/2/28151.2現代控制理論的主要內容

返回⑴線性系統理論⑵最優濾波理論⑶系統辨識⑷最優控制⑸自適應控制⑹非線性系統理論2025/2/28161.3現代控制理論－取得的成就?1957年發射了第一顆人造地球衛星；?工業機器人產品；?1961年載人航天（加加林）；?1966年月球軟著陸；?1969年登陸月球。2025/2/28171.4現代控制理論－特點?描述對象的方法狀態空間模型，適用于多輸入多輸出、時變、非線性系統?處理方法應用現代數學方法，以計算機作為工具，系統化的分析和綜合方法；?實現多目標控制；?預測控制、魯棒控制、模糊控制等先進控制。2025/2/2818本課程內容?狀態空間模型(model