经典控制理论和现代控制理论的区别和联系

1.经典控制理论与现代控制理论的区别与联系

区别:

(1)研究对象方面:经典控制系统一般局限于单输入单输出,线性定常系统。严格的说,理想的线性系统在实际中并不存在。实际的物理系统,由于组成系统的非线性元件的存在,可以说都就是非线性系统。但就是,在系统非线性不严重的情况时,某些条件下可以近似成线性。所以,实际中很多的系统都能用经典控制系统来研究。所以,经典控制理论在系统的分析研究中发挥着巨大的作用。

现代控制理论相对于经典控制理论,应用的范围更广。现代控制理论不仅适用于单输入单输出系统,还可以研究多输入多输出系统;不仅可以分析线性系统,还可以分析非线性系统; 不仅可以分析定常系统,还可以分析时变系统。

(2)数学建模方面:微分方程(适用于连续系统)与差分方程(适用于离散系统)就是描述与分析控制系统的基本方法。然而,求解高阶与复杂的微分与差分方程较为繁琐,甚至难以求出具体的系统表达式。所以,通过其它的数学模型来描述系统。

经典控制理论就是频域的方法,主要以根轨迹法与频域分析法为主要的分析、设计工具。因此,经典控制理论就是以传递函数(零初始状态下,输出与输入Laplace变换之比)为数学模型。传递函数适用于单输入单输出线性定常系统,能方便的处理这一类系统频率法或瞬态响应的分析与设计。然而对于多信号、非线性与时变系统,传递函数这种数学模型就无能为力了。传递函数只能反应系统的外部特性,即输入与输出的关系,而不能反应系统内部的动态变化特性。

现代控制理论则主要状态空间为描述系统的模型。状态空间模型就是用一阶微分方程组来描述系统的方法,能够反应出系统内部的独立变量的变化关系,就是对系统的一种完全描述。状态空间描述法不仅可以描述单输入单输出线性定常系统,还可以描述多输入多输出的非线性时变系统。另外状态空间分析法还可以用计算机分析系统。

(3)应用领域方面:由于经典控制理论发展的比较早,相对而言理论比较成熟,并且生产生活中很多过程都可近似瞧为线性定常系统,所以经典控制理论应用的比较广泛。

现代控制理论就是在经典控制理论基础上发展而来的,对于研究复杂系统较为方便。并且现代控制理论可以借助计算机分析与设计系统,所以有其独特的优越性。

联系:(1)虽然现代控制理论的适用范围更多,但并不能定性的说现代控制理论更优于经典控制理论。我们要根据具体研究对象,选择合适的理论进行分析,这样才能就是分析的更简便,工作量较小

(2)两种控制理论在工业生产、环境保护、航空航天等领域发挥着巨大的作用。

(3)两种理论有其各自的特点,所以在对系统进行分析与设计时,要根据系统的特征选取与就

是的理论。

(4)所以熟识两种理论,具体的问题具体分析,选取合适的理论研究不同的系统。随着社会的发展,两种理论对科技的进步发挥着巨大的推动作用。在实践中,两种理论也会得到发展与完善,并且促进新的理论的形成,智能控制理论就就是个很好的例子。

2、经典控制理论与现代控制理论所涉及的内容

经典控制理论:主要研究系统的动态性能,在时间与频域内来研究系统的“稳定性、准确性、快速性”。所谓稳定性就是指系统在干扰信号的作用下,偏离原来的平衡位置,当干扰取消之后,随着时间的推移,系统恢复到原来平衡状态的能力。准确性就是指在过度过程结束后输出量与给定的输入量的偏差。所谓快速性就是指当系统的输入量与给定的输入量之间产生的偏差时,消除这种偏差的快慢程度。

现代控制理论:线性系统理论、最优控制、随机系统理论与最优估计、系统辨识、自适应控制、非线性系统理论、鲁棒性分析与鲁棒控制、分布参数控制、离散事件控制、智能控制。