第一章 控制理论的发展历程简介

代线性系统理论又有了新发展，出现了线性系统几何理论、线性
系统代数理论和多变量频域方法等研究多变量系统的新理论和新 方法。随着计算机技术的发展，以线性系统为对象的计算方法和 计算辅助设计问题也受到普遍的重视。
1.1.2 现代控制理论
⑴ 现代控制理论的形成和发展
① 在20世纪50年代形成
动态规划法
极大值原理
综合方面以时域方法为主而经典理论主要采用频域
方法；使用更多数据工具。
1.2 现代控制理论的主要内容
⑵ 最优滤波理论 滤波是将信号中特定波段频率滤除的操作，是抑制和 防止干扰的一项重要措施。分经典滤波和现代滤波。 卡尔曼滤波: 最优滤波一定是“渐近稳定”的。大致 说来，就是由初始误差、舍入误差及其他的不准确性 所引起的效应，将随着滤波时间的延长而逐渐消失或
第一章 绪 论
1.1 控制理论的发展历程简介 1.2 现代控制理论的主要内容
1.1 控制理论的发展历程简介
1.1.1 经典控制理论 ⑴ 形成和发展 ① 在20世纪30-40年代，初步形成。
② 在20世纪40年代形成体系。
频率理论
根轨迹法
⑵ 以SISO线性定常系统为研究对象。 ⑶ 以拉氏变换为工具，以传递函数为基础在
(3) 神经网络控制理论。
(4) 智能控制（专家系统、模糊控制、神经网络
控制„）
1.2 现代控制理论的主要内容
⑴ 线性系统理论 以状态空间法为主要工具研究多变量线性系统的理 论。与经典线性控制理论相比，现代线性系统主要 特点：研究对象一般是多变量线性系统，而经典线 性理论则以单输入单输出系统为对象；除输入和输 出变量外，还描述系统内部状态的变量；在分析和
频率域中分析与设计。
⑷ 经典控制理论的局限性
① 难以有效应用于时变系统、多变量系统
② 难以有效地应用于非线性系统。
1.1.2 现代控制理论
20世纪50年代后，随着航天等技术发展和控制理论应用范围的
扩大，经典线性控制理论的局限性日趋明显，不能满足实际需要
，也不能解决理论本身提出的一些问题，这就推动了线性系统的 研究，于是在1960年以后从经典阶段发展到现阶段。美国学者 R.E.卡尔曼首先把状态空间法应用于多变量线性系统的研究，提 出了能控性和能观测性两个基本概念。20世纪60年代以后，现
卡尔曼滤波
② 上世纪60年代末至80年代迅速发展。 非线性系统
大系统
智能系统
(2) 以MIMO线性、非线性、时变与非时变系统为主要
研究对象。
(3) 以线性代数和微分方程为工具，以状态空间法为
基础。
1.1.3 上世纪80年代以来出现了新的控制思想
和控制理论
(1) 多变量频率域控制理论。
(2) 模糊控制理论。
1.2 现代控制理论的主要内容
⑷ 最优控制 最优控制是现代控制理论的核心，它研究的主要问 题是：在满足一定约束条件下，寻求最优控制策略，使 得性能指标取极大值或极小值。
1.2 现代控制理论的主要内容
⑸ 自适应控制
不论外界发生巨大变化或系统产生不确定性，控制
系统能自行调整参数或产生控制作用，使系统仍能按
某一性能指标运行在最佳状态的一种控制方法。
⑹ 非线性系统理论
自动控制理论中，研究非线性系统的运动规律和分
析方法的一个分支学科。非线性系统最重要的问题之 一就是确定模型的结构，如果对系统的运动有足够的 知识，则可以按照系统运动规律给出它的数据模型。
趋于稳定, 不致形成误差的积累。
1.2 现代控制理论的主要内容
⑶ 系统辨识 根据系统的输入输出时间函数来确定描述系统行为 的数学模型，是现代控制理论中的一个分支。对系统进 行分析的主要问题是根据输入时间函数和系统的特性来 确定输出信号。对系统进行控制的主要问题是根据系统 的特性设计控制输入，使输出满足预先规定的要求。