第一章概论

(2) 部分辨识---灰箱问题 部分模型结构已知, 或者知道系统模型的结构,而不知其中的 一些参数.
实践中大多数属于灰箱问题,对系统的结构有 较多的了解,因而可用解析法推导系统的 动力学模型框架,而其中的参数是未知的. 因而可以再利用系统的输入,输出数据估 计出模型的参数.这种解析法与辨识法相 结合的建模方法是实践中常用的方法.
二 系统辨识
一个很活跃的分支.
所谓系统辨识,就是通过观测一个系 统工作中的一个过程的输入,输出关 系来确定其数学模型的方法.
包括结构辨识和参数辨识两大部分.
根据对系统了解程度的不同,辨识问题分 两类:
(1)完全辨识问题---黑箱问题 对系统 的特性一无所知,只能见其输入输出, 而不知内部过程.这类问题就是利用 系统的输入,输出数据,拟合一个最好 的等价的数学模型,它能表征系统的 主要特性.
20世纪50年代后期控制理论的另 一个里程碑是卡尔曼滤波器的发明.
数学家参与自控理论的理论研究. 线性系统理论,随机控制与滤波理 论,最优控制问题等发展迅速.
20世纪60年代---频率法,后代之以状态空间法.
到20世纪80年代,以输入,输出或频域分析为基 础的设计方法再次兴盛起来.
20世纪80年代,控制理论在向鲁棒控制和与计 算机科学更紧密联系结合的方向发展.产生了 智能控制,人工智能专家系统等研究方向.
新近发展起来的智能控制和鲁棒控 制以及离散事件系统理论表现出很 强的生命力.
随着科学技术的发展和学科的互相 渗透,还会不断提出新的控制理论.
பைடு நூலகம்
20世纪40年代,才作为一门独立的 学科出现.
美国学者维纳对控制理论作出了开 创性的贡献, 他为控制理论提供了 一个框架.
还提出了伯德—申农的信息概念.
由于军事技术和生产发展的需 要,开始用微分方程或传递函数 作为描述系统的数学模型,在这 基础上,提出了频率法,根轨迹法, 相平面法等分析系统品质和设 计系统的方法.
控制器的参数要适应环境条件的变化而自动 地调整其参数,使得整个系统仍然满足最优 准则.这类控制系统称为自适应控制系统.
自适应控制的分类 两大类： 一． 模型参考自适应系统．
（简称MRACS) 二． 自校正控制系统
（简称STR)
现代控制理论除了以上几大部分外, 还有分布参数系统理论,微分对策 理论,大系统理论及可靠性理论等,
控制理论的研究活动仍然非常活跃和多样化, 有许多工程实际问题及理论问题有待解决.
第二节 现代控制理论的基本内容
20世纪50年代后提出的Bellman的动 态规划；庞特里亚金提出的极大值原 理和卡尔曼提出的最优递推滤波是控 制理论发展的三个重要里程碑，它标 志着控制理论一个新阶段的开始．现 代控制理论从而发展起来．
一个重要阶段始于二次大战之后. 由最优统计决策问题以及序列规 划式资源分配问题需求推动了瓦 尔德的序列分析与贝尔曼的动态 规划理论的提出.
庞特里亚金提出了关于求解系统最 优控制和最优轨迹的极大值原理.
开创了在状态与控制都存在约束的 条件下,利用不连续控制函数使系 统沿最优轨迹达到指标最优的方法.
现代控制理论主要有以下几大部分
线性系统理论 系统辨识 最优控制 最优估计 自适应控制
一 线性系统理论 最基本的组成部分，最成熟的部分．用状态
方程来描述系统的数学模型． 主要研究 如何建立系统的状态方程？ 由状态方程如何分析系统的响应特性？ 系统的稳定性如何？ 系统状态变量的能控性和能观测性如何？ 如何利用状态反馈来改善系统的性能？ 如何设计状态观测器？
和干扰噪声混合组成.
y(t)S(t)n(t)
希望从接收信号y(t)中分离出有用信号S(t), 就要用到最优估计,即由y(t)求S(t)的估计 Sˆ t
最有效的方法是Kalman—Bucy滤波.
五 自适应控制
对于控制对象的结构或参数会随环境条件变 化而有大变化的情况,为了保证控制系统在 整个控制过程中都满足某一最优准则,那么 最优控制器的参数就要随时加以调节变化 才行.
三 最优控制
是现代控制理论的一个重要组成部分.
最优控制问题是在已知系统的状态方程, 初始条件以及某些约束条件下,寻求一 个最优控制向量,使系统的状态或输出 在控制向量的作用下满足某种准则或使 某一泛函指标达到最优值.
解决方法有变分法,极大值原理和贝尔曼 动态规划方法等.
四 最优估计
也是现代控制理论的一个重要分支. 在通信工程中,接收到的信号总是由有用信号
现代控制理论
钟秋海 编著
第一章 概论
第一节 控制理论的发展 第二节 现代控制理论的基本内容
第一节 控制理论的发展
我们的祖先是自动控制技术最早的发明 者和应用者.2000多年前西汉时期发 明的指南车,是按扰动补偿原理,实行开 环控制的.
900多年前北宋时代发明的水运仪象台, 是按反馈原理工作的闭环系统.能保持 枢轮转速恒定.比1765年俄国的锅炉 水位调节器和1784英国瓦特的蒸汽机 转速调节器早700年左右.