控制理论导论_从基本概念到研究前沿(郭雷主编)PPT模板
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《控制理论基础》课件
控制系统的基本组成
控制面板
了解控制系统常见的控制面板元 件和功能。
传感器
探索传感器的类型和功类和性能，以及 它们在控制系统中的应用。
数据采集
讨论数据采集的过程和方法，以 及如何将其应用于控制系统。
系统建模与控制
构建数学模型 了解如何构建控制系统的数学模型，包括物理系统和模型参数的确定。 模型类型 介绍常见的控制系统模型类型，如线性模型、非线性模型和时变模型。 控制方式 介绍控制系统常见的控制方式，如开环控制和闭环控制。
传递函数的概念与应用
1 什么是传递函数？
解释传递函数的定义和意 义，以及它在控制系统中 的应用。
2 传递函数的特性
探讨传递函数的特性，如 稳定性、阶数和零极点分 布。
3 传递函数的分析
介绍如何分析和优化控制 系统的传递函数，以达到 最佳控制效果。
样例建模与分析
1
Materials
Collect the necessary materials for the
Applications of Control Theory
Explore the wide range of applications where control theory is used.
Benefits of Control Theory
Understand the advantages of applying control theory in various fields.
System Identification
2
modeling and analysis process.
Perform experiments to identify the
《控制工程导论》课件
执行器
控制系统中的关键部件，用于实现对系统的控制。
控制器的基本结构
1 反馈控制
根据测量值对系统进行调整，以实现期望输出。
2 前馈控制
根据预测值对控制系统进行调整，提前消干扰。3 组合控制同时使用反馈控制和前馈控制，以实现更好的控制效果。
运动控制系统和传动控制系统
1
运动控制系统
用于控制物体的位置、速度和加速度，常用于机器人和自动化设备。
《控制工程导论》PPT课 件
控制工程导论是一门介绍控制工程基本概念和应用的课程。本课程将探讨控 制系统的分类、信号处理、控制器结构、运动控制系统、控制系统建模与仿 真等内容。
控制工程基础
介绍控制工程的基本概念和含义，以及系统控制理论的应用。控制工程是一门研究如何通过动态系统控制来实 现目标的学科。
控制系统的特点
自动化
控制系统能够自动执行任务，降低人为干预的需 求。
鲁棒性
控制系统对参数变化和外界扰动具有较强的适应 能力。
稳定性
控制系统能够保持稳定的状态，不受外界干扰的 影响。
响应速度
控制系统能够快速响应输入变化并实现期望输出。
传感器和执行器
传感器
控制系统中的重要元件，用于感知环境和系统参数 的变化。
2
传动控制系统
用于控制机械元件的运动和力，常用于机械传动系统、汽车和船舶。
3
电机控制系统
用于控制电机的速度和转矩，常用于电动车、风力发电等。
控制系统建模与仿真
介绍控制系统建模的方法和技术，以及如何使用仿真工具进行系统性能评估和优化。
PID控制器及其应用
介绍PID控制器的原理和特点，展示其在工业自动化和机器人控制中的广泛应 用。
《控制理论概要》课件
如果系统的所有极点都位 于复平面的左半部分，则 系统是稳定的。
它通过计算系统的极点和 零点，来判断系统的稳定 性。
如果极点位于复平面的右 半部分或等于零，则系统 是不稳定的。
奈奎斯特稳定判据
奈奎斯特稳定判据是通过分 析系统的频率响应来判定系 统稳定性的方法。
如果系统的所有频率响应曲 线都在复平面的左半部分， 则系统是稳定的。
根据控制信号调节输入电 压或电流，改变转速。
人工设定的期望转速值。
案例三：电机控制系统
01 总结词
02 速度传感器
03 控制器
04 电机
05 设定值
通过速度传感器检测电机 转速，控制器根据设定值 与实际值的偏差来调节电 机的输入电压或电流，从 而控制电机转速在设定范 围内。
用于检测电机转速，将转 速信号转换为电信号。
接收速度传感器信号，与 设定值进行比较，输出控 制信号。
频率响应法
通过分析系统的频率响应曲线，评估系统的 稳定性和性能。
现代控制策略
状态空间控制
基于系统状态方程的控制方法，通过状态反馈实现系统最优控制 。
鲁棒控制
针对不确定性系统设计的控制方法，提高系统对参数变化的适应性 。
自适应控制
根据系统参数变化自适应调整控制器参数，实现系统最优控制。
控制策略比较与选择
控制器
加热器或冷却器
设定值
通过温度传感器检测温 度，控制器根据设定值 与实际值的偏差来调节 加热器或冷却器的开度 ，从而控制温度稳定在 设定范围内。
用于检测温度，将温度 信号转换为电信号。
接收温度传感器信号， 与设定值进行比较，输 出控制信号。
根据控制信号调节开度 ，改变温度。
人工设定的期望温度值 。
它通过计算系统的极点和 零点，来判断系统的稳定 性。
如果极点位于复平面的右 半部分或等于零，则系统 是不稳定的。
奈奎斯特稳定判据
奈奎斯特稳定判据是通过分 析系统的频率响应来判定系 统稳定性的方法。
如果系统的所有频率响应曲 线都在复平面的左半部分， 则系统是稳定的。
根据控制信号调节输入电 压或电流，改变转速。
人工设定的期望转速值。
案例三：电机控制系统
01 总结词
02 速度传感器
03 控制器
04 电机
05 设定值
通过速度传感器检测电机 转速，控制器根据设定值 与实际值的偏差来调节电 机的输入电压或电流，从 而控制电机转速在设定范 围内。
用于检测电机转速，将转 速信号转换为电信号。
接收速度传感器信号，与 设定值进行比较，输出控 制信号。
频率响应法
通过分析系统的频率响应曲线，评估系统的 稳定性和性能。
现代控制策略
状态空间控制
基于系统状态方程的控制方法，通过状态反馈实现系统最优控制 。
鲁棒控制
针对不确定性系统设计的控制方法，提高系统对参数变化的适应性 。
自适应控制
根据系统参数变化自适应调整控制器参数，实现系统最优控制。
控制策略比较与选择
控制器
加热器或冷却器
设定值
通过温度传感器检测温 度，控制器根据设定值 与实际值的偏差来调节 加热器或冷却器的开度 ，从而控制温度稳定在 设定范围内。
用于检测温度，将温度 信号转换为电信号。
接收温度传感器信号， 与设定值进行比较，输 出控制信号。
根据控制信号调节开度 ，改变温度。
人工设定的期望温度值 。
现代控制理论绪论ppt课件
等等。
7
其主要特点有： 1.对系统进行精确的数学描述，使控制由一类工程设计方法 提高成为一门科学。 2.从系统结构的内在特性出发研究控制系统，注重系统本质 的理论刻划。 3.促进了非线性系统，最优控制，自适应控制，辨识与估计 理论，卡尔曼滤波，鲁棒控制等的发展，使它们成为独立的 学科分支。
8
三. 控制理论的进一步发展 并不是现代控制理论就可以解决一切问题了，随着经济全 球化和生产大规模化，单机、局部自动化走向综合自动化， 自动化科学技术面对越来越复杂的系统，表现为： 1.系统结构的复杂性：不确定性，非线性，变量过多，难以 用常规数学工具建模和研究（自动化工厂等）。 2. 任务的复杂性：高产量，低消耗，调度，监控、预警等。
5
二. 现代控制理论的特点和主要内容 60年代航天技术和先进武器的发展，使这样一些问题
必须得到研究（如飞行器姿态控制）： 1.多输入—多输出系统，变参数系统，非线性系统 2.系统的最优化问题，最小时间系统，最小能耗问题等 3.对随机干扰的处理
现代数学（线性代数，泛函分析，微分几何等）的发展 为系统的定量化研究奠定了基础。 电子计算机的发展和普及成为这种研究的有力工具。
3
经典控制理论: 1.系统模型：微分方程(常系数线性微分方程)
L变换 传递函数
2.系统分析：稳定性：劳斯判据 根轨迹 奈氏判据 静态特性：L终值定理 动态特性：根轨迹 截止频率c 谐振频率r
谐振峰值 M r 等
3.系统综合：根轨根轨迹法、频率法分析 和设计系统的经典控制理论存在许多局限性： 1、仅适合单变量（一个输入一个输出）、线性的、定常的 系统。 2、其输入—输出的系统描述方式不关心系统内部的运行及 变量的变化，本质上忽略了系统结构的内在特性 。 3、采用工程的试探方法设计系统，依赖经验，不是最优。 但也不能否定它：对线性定常的单变量系统，它简单实用， 易于实现。并也在不断得以改进。
7
其主要特点有： 1.对系统进行精确的数学描述，使控制由一类工程设计方法 提高成为一门科学。 2.从系统结构的内在特性出发研究控制系统，注重系统本质 的理论刻划。 3.促进了非线性系统，最优控制，自适应控制，辨识与估计 理论，卡尔曼滤波，鲁棒控制等的发展，使它们成为独立的 学科分支。
8
三. 控制理论的进一步发展 并不是现代控制理论就可以解决一切问题了，随着经济全 球化和生产大规模化，单机、局部自动化走向综合自动化， 自动化科学技术面对越来越复杂的系统，表现为： 1.系统结构的复杂性：不确定性，非线性，变量过多，难以 用常规数学工具建模和研究（自动化工厂等）。 2. 任务的复杂性：高产量，低消耗，调度，监控、预警等。
5
二. 现代控制理论的特点和主要内容 60年代航天技术和先进武器的发展，使这样一些问题
必须得到研究（如飞行器姿态控制）： 1.多输入—多输出系统，变参数系统，非线性系统 2.系统的最优化问题，最小时间系统，最小能耗问题等 3.对随机干扰的处理
现代数学（线性代数，泛函分析，微分几何等）的发展 为系统的定量化研究奠定了基础。 电子计算机的发展和普及成为这种研究的有力工具。
3
经典控制理论: 1.系统模型：微分方程(常系数线性微分方程)
L变换 传递函数
2.系统分析：稳定性：劳斯判据 根轨迹 奈氏判据 静态特性：L终值定理 动态特性：根轨迹 截止频率c 谐振频率r
谐振峰值 M r 等
3.系统综合：根轨根轨迹法、频率法分析 和设计系统的经典控制理论存在许多局限性： 1、仅适合单变量（一个输入一个输出）、线性的、定常的 系统。 2、其输入—输出的系统描述方式不关心系统内部的运行及 变量的变化，本质上忽略了系统结构的内在特性 。 3、采用工程的试探方法设计系统，依赖经验，不是最优。 但也不能否定它：对线性定常的单变量系统，它简单实用， 易于实现。并也在不断得以改进。
《控制理论基础II》课件
鲁棒性设计
在设计阶段考虑鲁棒性要求，以提高系统的稳定性和性能。
03
控制系统设计
状态反馈控制设计
总结词
通过测量系统的状态变量来构成反馈回路，以改善系统的性能。
详细描述
状态反馈控制设计是控制系统设计中常用的一种方法。通过测量系统的状态变量，并将这些测量值反馈到系统的 输入端，以实现对系统的控制。这种设计方法可以有效地改善系统的性能，提高系统的稳定性和响应速度。
详细描述
在航空航天领域，控制理论的应用主要涉及 飞行器的稳定控制和导航精度。通过控制理 论的应用，可以实现对飞行器的精确控制， 确保飞行器的稳定性和导航精度，提高飞行 安全和任务成功率。
机器人控制
总结词
机器人控制是控制理论的一个重要应用领域 ，可以实现机器人的自主运动和精确操作。
详细描述
在机器人控制中，控制理论的应用主要涉及 机器人的运动学、动力学和感知控制等方面 。通过控制理论的应用，可以实现机器人的 自主运动和精确操作，提高机器人的工作效 率和操作精度，广泛应用于工业、医疗、服
THANKS
感谢您的观看
最优控制设计
总结词
通过优化系统性能指标来设计最优控制 策略。
VS
详细描述
最优控制设计是一种基于数学优化方法的 控制系统设计方法。通过定义系统性能指 标，并优化这些指标来找到最优的控制策 略。这种方法可以获得系统最佳性能，但 需要解决复杂的数学优化问题，且计算成 本较高。
04
控制理论的应用
工业控制
《控制理论基础II》 PPT课件
目录
CONTENTS
• 控制理论概述 • 控制系统分析 • 控制系统设计 • 控制理论的应用 • 控制理论展望
01
控制理论概述
在设计阶段考虑鲁棒性要求，以提高系统的稳定性和性能。
03
控制系统设计
状态反馈控制设计
总结词
通过测量系统的状态变量来构成反馈回路，以改善系统的性能。
详细描述
状态反馈控制设计是控制系统设计中常用的一种方法。通过测量系统的状态变量，并将这些测量值反馈到系统的 输入端，以实现对系统的控制。这种设计方法可以有效地改善系统的性能，提高系统的稳定性和响应速度。
详细描述
在航空航天领域，控制理论的应用主要涉及 飞行器的稳定控制和导航精度。通过控制理 论的应用，可以实现对飞行器的精确控制， 确保飞行器的稳定性和导航精度，提高飞行 安全和任务成功率。
机器人控制
总结词
机器人控制是控制理论的一个重要应用领域 ，可以实现机器人的自主运动和精确操作。
详细描述
在机器人控制中，控制理论的应用主要涉及 机器人的运动学、动力学和感知控制等方面 。通过控制理论的应用，可以实现机器人的 自主运动和精确操作，提高机器人的工作效 率和操作精度，广泛应用于工业、医疗、服
THANKS
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最优控制设计
总结词
通过优化系统性能指标来设计最优控制 策略。
VS
详细描述
最优控制设计是一种基于数学优化方法的 控制系统设计方法。通过定义系统性能指 标，并优化这些指标来找到最优的控制策 略。这种方法可以获得系统最佳性能，但 需要解决复杂的数学优化问题，且计算成 本较高。
04
控制理论的应用
工业控制
《控制理论基础II》 PPT课件
目录
CONTENTS
• 控制理论概述 • 控制系统分析 • 控制系统设计 • 控制理论的应用 • 控制理论展望
01
控制理论概述
新编第一章控制系统导论PPT课件
4
4、智能控制
这是近年来新发展起来的一种控制技术， 是人工智能在控制上的应用。它的指导思想是 依据人的思维方式和处理问题的技巧，解决那 些目前需要人的智能才能解决的复杂的控制问 题。
学派：结构派和功能派 它是一门新兴的控制学科，有些问题尚存 5
5、其他先进控制理论 鲁棒控制、自适应控制、预测控制、容错控制等。
前向通道 变 量
操
作
被控量
变
量
主反馈量
主回路：
主反馈闭合了除系统输入信号主反和馈通干道 扰信号以外的 其它所有信号，所形成的闭合回路称为主回路。
23
★
比较元件
偏
给定元件
差
量
控 制
前向通道 变 量
操
作
被控量
变
量
主反馈量
给定元件：
给出与系统输出量希望值相对应主反的馈通系道 统输入量。
24
比较元件
反馈控制本质是按偏差进行控制的过程。
17
三、反馈控制系统的基本组成
输入信号 比较
放大
执行
被控对象
输出信号
测量（反馈）
输入信号——系统控制目标的反映，是人的意志的具体体现。 控制系统——主要完成对有关信号的变换、处理，发出控制
量，驱动执行机构完成控制功能。 输出信号——系统的控制结果，反映了被控对象的运行状态。
6. 《自动控制原理与设计》（英文版，第五版）
10
第一章
控制系统导论
11
1-1 自动控制的基本原理
1-2 自动本控章制主系要统示内例容
1-3 自动控制系统的分类 1-4 对自动控制系统的基本要求
12
1-1 自动控制的基本原理
4、智能控制
这是近年来新发展起来的一种控制技术， 是人工智能在控制上的应用。它的指导思想是 依据人的思维方式和处理问题的技巧，解决那 些目前需要人的智能才能解决的复杂的控制问 题。
学派：结构派和功能派 它是一门新兴的控制学科，有些问题尚存 5
5、其他先进控制理论 鲁棒控制、自适应控制、预测控制、容错控制等。
前向通道 变 量
操
作
被控量
变
量
主反馈量
主回路：
主反馈闭合了除系统输入信号主反和馈通干道 扰信号以外的 其它所有信号，所形成的闭合回路称为主回路。
23
★
比较元件
偏
给定元件
差
量
控 制
前向通道 变 量
操
作
被控量
变
量
主反馈量
给定元件：
给出与系统输出量希望值相对应主反的馈通系道 统输入量。
24
比较元件
反馈控制本质是按偏差进行控制的过程。
17
三、反馈控制系统的基本组成
输入信号 比较
放大
执行
被控对象
输出信号
测量（反馈）
输入信号——系统控制目标的反映，是人的意志的具体体现。 控制系统——主要完成对有关信号的变换、处理，发出控制
量，驱动执行机构完成控制功能。 输出信号——系统的控制结果，反映了被控对象的运行状态。
6. 《自动控制原理与设计》（英文版，第五版）
10
第一章
控制系统导论
11
1-1 自动控制的基本原理
1-2 自动本控章制主系要统示内例容
1-3 自动控制系统的分类 1-4 对自动控制系统的基本要求
12
1-1 自动控制的基本原理
控制的基本理论与有效控制教学课件
可惜大多数的事业经营者均未能体 会到这一点，等到错误的决策造成 了重大的损失才寻求弥补，而往往 是即使请来了名气很大的“名医” 也于事无补。
• （三）按控制信息的性质划分
• 1.反馈控制
• 将工作的执行结果与控制标准相比较，发 现偏差及其原因，拟定纠正措施，防止偏 差发展或再次发生。
• 2.前馈控制（预先控制）
• 2.更正性控制
• 更正性控制往往是由于管理者没有预 见到可能出现的问题，或者管理者认 为某些事情出现错误之后来进行修正 的一种控制措施。
• 更正性控制的目的是，当出现偏差时， 使行为或实施进程返回到预先计划的 水平。
• （二）按控制点的位置划分 • 1.事先控制 • 预先控制：在整个活动开始之前进行的
• 职工的自我控制是提高控制有效性的根本途 径，在所有用来实施控制的方法中，自我控 制是实施控制的最好方法。
• 自我控制的优点：
• （1）有助于发挥职工的主动性、创造性和经 济性；
• （2）可以减轻管理成员的负担，减少企业控 制费用支出；
• （3）有助于提高控制的及时性和准确性。
• 管理者及其下属素质越高，就越能胜任所承 担的职务，就越不需要间接控制。
• 控制是完整管理过程中的有机组成部分，是 管理的重要职能之一。
• 控制有很强的目的性——计划目标的实现。
• 控制通过“监督”和“纠偏”来实现。
• 控制是一个过程。
例如：企业制定了一个七年计划，计划在今后七 年内每年要增加2%的市场占有率。
第一年年底时统计资料反映出，市场占有率增加 了2%，照原计划进行下去；
控制信息
避免下周期发生类似问 题；消除偏差对后续活 动的影响。
偏差、损失已经产生； 时滞。
校正措施
• （三）按控制信息的性质划分
• 1.反馈控制
• 将工作的执行结果与控制标准相比较，发 现偏差及其原因，拟定纠正措施，防止偏 差发展或再次发生。
• 2.前馈控制（预先控制）
• 2.更正性控制
• 更正性控制往往是由于管理者没有预 见到可能出现的问题，或者管理者认 为某些事情出现错误之后来进行修正 的一种控制措施。
• 更正性控制的目的是，当出现偏差时， 使行为或实施进程返回到预先计划的 水平。
• （二）按控制点的位置划分 • 1.事先控制 • 预先控制：在整个活动开始之前进行的
• 职工的自我控制是提高控制有效性的根本途 径，在所有用来实施控制的方法中，自我控 制是实施控制的最好方法。
• 自我控制的优点：
• （1）有助于发挥职工的主动性、创造性和经 济性；
• （2）可以减轻管理成员的负担，减少企业控 制费用支出；
• （3）有助于提高控制的及时性和准确性。
• 管理者及其下属素质越高，就越能胜任所承 担的职务，就越不需要间接控制。
• 控制是完整管理过程中的有机组成部分，是 管理的重要职能之一。
• 控制有很强的目的性——计划目标的实现。
• 控制通过“监督”和“纠偏”来实现。
• 控制是一个过程。
例如：企业制定了一个七年计划，计划在今后七 年内每年要增加2%的市场占有率。
第一年年底时统计资料反映出，市场占有率增加 了2%，照原计划进行下去；
控制信息
避免下周期发生类似问 题；消除偏差对后续活 动的影响。
偏差、损失已经产生； 时滞。
校正措施
第五章 控制系统理论基础-PPT精品文档
实际 给定 放大器 直流电动机 转台 低，一般用于对控制性能要求不高的场合。 速度 转速
2．闭环控制 例 转台速度闭环控制系统
闭环控制 : 系统中增加了 当速度受扰动 控制装置与受控 测速发电机作为 发生变化时，偏 反馈装置 差电压也随之变 对象之间，不但有 化，通过闭环调 顺向作用，还有反 测出电动机的 节能消除干扰。 向联系。 速度反馈给控制 系统结构图 器。 闭环控制又称为 偏差 预期 实际 反馈控制或按偏差 与给定信号比较产生偏差电压，经过 放大器 转台 速度 直流电动机 _ 转速 控制。 功率放大后对电动机的速度进行闭环控制 . 测速机
现代控制理论 多输入多输出系统(MIMO) : 一阶微分方程 状态空间法(内部描述) 线性代数矩阵 复域、实域，可控和可观测 状态反馈和输出反馈
频率法的物理意义直观、实用， 易于实现实时控制和最优控制 难于实现最优控制
由于现代数学的发展，结合着H2和H等范数而出现了
H2和H控制，还有逆系统控制等方法。 20世纪70年代末，控制理论向着“大系统理论”、“智 能控制理论”和“复杂系统理论”的方向发展：
1、稳定性
稳定性： 系统受外作用力后 , 其动态过程 不稳定的系统是 扰动信号作用下 无法正常工作的。 的不稳定系统: 的振荡倾向和系统恢复平衡的能力。 一个能在生产 系 统受外作用力 d(t) r(t) 实际中应用的系统 , c(t) 经 过 一 段 时c(t) 间，其 c(t) 不仅应具有稳定性 , c(t) 被控量达到某一稳 而且在动态过程中 定状 态 ， 则 系 统 是 r(t) d(t) 稳定的。 的震荡也不能过于 0 t 0 t 否则为不稳定的。 强烈.
2、快速性
通过动态过程时间长短表征快速性。 过渡过程时 间越短，表明 快速性越好。 反之亦然。 快速性表明了 系统输出对输入 响应的快慢程度
控制理论基础PPT课件
2-6、求下列函数的拉氏反变换
（1） F(s) s1
解：
(s2)(s3)
F(s) s1 1 2 (s2)(s3) s2 s3
f(t)L1[F(s)]L1[ 1 2 ]2e3t e2t s2 s3
2-6、求下列函数的拉氏反变换
（2） F(s)(s2)(s3)
s1
解：
F (s) (s 2)(s 3) s 4 2
a） c
解：
2-6、求下列函数的拉氏反变换
2-10 某系统微分方程为
其极点和零点各是多少？
这样，离心调速器就能自动地抵制负载变化对转速的影响，使蒸汽机的转速 保持在某个期望值附近。
这样，离心调速器就能自动地抵制负载变化对转速的影响，使蒸汽机的转速 保持在某个期望值附近。
2-13 求图2-4中各无源网络的传递函数。
2-2 求下列函数的拉氏变换，假如当t<0时，f（t）=0.
1 3
5
7 f(t)sin2tsin3t
解：L [ f( t ) ] L [ s i n 2 ts i n 3 t ] L [ 1 2 ( c o s 5 t c o s t) ] 1 2 ( s 2 s 2 5 s 2 s 1 ) ( s 2 2 1 5 2 ) s ( s 2 1 )
k1
[ s2 5s 2 ](s (s 2)(s2 2s 2)
2)
s2
2
k2
k3s
[ (s
s2 5s 2 2)(s2 2s
]( s 2 2)
2s
2)
s 1 j
k2
k3
jk 2
3 3 j 1 j
3 j
k2 3; k3 3 L1[F (s)] L1[ 2 3s 3 ] 2e2t 3et cos t
控制理论ppt课件
但它更主要依赖于管理者个人的素质和能力包括是否具有现场应变能力理者个人的素质和能力包括是否具有现场应变能力是否具有敏锐的观察力是否具有及时发现偏差与迅速是否具有敏锐的观察力是否具有及时发现偏差与迅速纠正偏差的能力对简单劳动或标准化程度较高的工作纠正偏差的能力对简单劳动或标准化程度较高的工作更适宜采用同步控制而对高级的创造性劳动而言由更适宜采用同步控制而对高级的创造性劳动而言由于即时的工作成果是无形的不易为管理者观察认识于即时的工作成果是无形的不易为管理者观察认识所以更适宜进行反馈控制与前馈控制但其工作的方法所以更适宜进行反馈控制与前馈控制但其工作的方法是可以即时监控的管理者应具备丰富的经验去分析其是可以即时监控的管理者应具备丰富的经验去分析其上作方法是否正确以免走错道路导致更严重后果
15
二、关键控制点、标准和标杆
1、关键控制点原则 关键控制点原则要求在实施有效控制时，必
须关注那些按照计划评价绩效的关键因素。 在实际的控制工作中，管理者并不是对所有
的活动都进行控制，而是挑选出一些关键的控制 点进行控制。这些关键控制点应能对整个工作有 重要影响或处于重要地位，控制了这些关键点也 就能控制其他活动。
8
2、控制的过程
1 确定标准 2 衡量绩效 3 纠正偏差
9
确定标准
标准的制订是全部控制工作的第一步。一个周密 完善的标准体系是整个控制工作的质量保证。控制 所需的标准并不是计划中的全部指标和标准，而是 其中的关键点。为保证控制的准确性，应尽量采用 定量化的标准。标准的制订要考虑组织的实际情况 ，不能订得过高，以防土气受挫；又要充分发挥组 织的潜力，不能订得过低，以免过于保守，失去更 多的发展机会。
10
什么是控制的标准
标准是衡量绩效的尺度，是从整个计划方案中 挑选出来用以衡量绩效的度量单位，这样管理人员 可以得到工作进展状况的信息，而无须过问计划执 行过程中的每个步骤。
15
二、关键控制点、标准和标杆
1、关键控制点原则 关键控制点原则要求在实施有效控制时，必
须关注那些按照计划评价绩效的关键因素。 在实际的控制工作中，管理者并不是对所有
的活动都进行控制，而是挑选出一些关键的控制 点进行控制。这些关键控制点应能对整个工作有 重要影响或处于重要地位，控制了这些关键点也 就能控制其他活动。
8
2、控制的过程
1 确定标准 2 衡量绩效 3 纠正偏差
9
确定标准
标准的制订是全部控制工作的第一步。一个周密 完善的标准体系是整个控制工作的质量保证。控制 所需的标准并不是计划中的全部指标和标准，而是 其中的关键点。为保证控制的准确性，应尽量采用 定量化的标准。标准的制订要考虑组织的实际情况 ，不能订得过高，以防土气受挫；又要充分发挥组 织的潜力，不能订得过低，以免过于保守，失去更 多的发展机会。
10
什么是控制的标准
标准是衡量绩效的尺度，是从整个计划方案中 挑选出来用以衡量绩效的度量单位，这样管理人员 可以得到工作进展状况的信息，而无须过问计划执 行过程中的每个步骤。
1控制理论概要
3C问题的实例
1. 三级50年代末到60年代初，开始出现电子数字计算 机控制的化工厂，60年代末在制造工业中出现了许多自动 生产线，工业生产开始由局部自动化向综合（全盘）自动 化方向发展。70年代出现用专用机床组成的无人工厂，80 年代初才出现用柔性制造系统组成的无人工厂（图4和图 5）。 无 人 加 工 车 间 图4
现代生活中，空调器保持室内温度为恒值、卫生洁具 水箱的水位也保持为恒值。其它如冰箱、洗衣机无不进行 一些物理量的控制为恒值，而洗衣机更把洗衣、漂洗和脱 水等操作自动按程序进行。
控制系统遍布现代社会和现代生活!
人类离不开自动控制装置和设备.
提纲 Outline
控制问题实例 控制的概念及其分类 控制科学发展简史与挑战 控制理论研究热点问题 控制论国际国内著名杂志和会议 课程要求与考试
智能控制的诞生
3C问题:对象复杂,任务复杂和环境复杂问题现代控制理 论无法解决.
复杂系统的主要特征表现在如下几方面：动力学模型的不确 定性；测量信息的粗糙性和不完整性；动态行为或扰动的随 机性；离散层次和连续层次的混杂性；系统动力学的高度非 线性；状态变量的高维性和分布性；各子系统间的强耦合性。 复杂系统控制在规模上、复杂性及灵活性上将大大突破传统 的自动控制在概念和方法上的局限性。它要求控制系统对被 控对象的动力学模型要有“学习”和“识别”能力，对环境 和扰动的变化要有“适应”和“稳健”能力，等等。可以认 为，研究智能化程度越来越高的控制方法以处理日益复杂的 实际动力系统是控制理论的发展趋势。
1948年Evans提出了“根轨迹法”的重要结果， 提供了从系统微分方程式模型研究问题的一个 简单而有效的方法。 1948年美国著名的控制论创始人Wiener系统总 结了前人结果，发表了《控制论－或关于在动 物和机器中控制和通讯的一般方法》，推广了 反馈的概念，为控制理论这门学科的产生奠定 了基础。直到此为止，完成了控制理论第一阶 段，称为古典控制理论。
控制理论课件
如果存在一个分段连续的控制信号u(t)，能在有限时间 t 0 , t f ) 内，使状态由 ( 原点转移到任意一指定的终端状态。可以证明线性系统的能控性与能达性等价。
3）性质定理 ）
定理一：线性定常系统状态完全能控的充要条件是满足下列等价条件之一。 定理一：线性定常系统状态完全能控的充要条件是满足下列等价条件之一。 矩阵 Φ (t ) B = e At B 是行线性无关的； 矩阵 ( sI − A) −1 B 是行线性无关的； 格拉姆矩阵 W c = ∫ e At B • B T e A t d τ
输出完全能控： 输出完全能控：
& 对于线性定常系统 x = Ax + Bu y = Cx + Du x(t0 ) = x0 ，如果存在一个分段
连续的控制信号u(t)，能在有限时间 (t 0 , t f ) 内，使系统输出由某一个初始状态转 移到指定的任意一个终止状态，则称此系统输出是完全能控的。
能达性的概念： 能达性的概念：
& 0 x1 1 x1 − 1 1 x = 0 − 1 0 x + 0 u ⇒ & 2 2 x3 0 0 − 3 x3 1 &
应用举例： 应用举例：
电容上电压的不可控特性
2）定义 ）
状态完全能控： 状态完全能控：
& 对于线性定常系统 x = Ax + Bu
信号u(t)，能在有限时间
x(t 0 ) = x0 ，如果存在一个分段连续的控制
(t 0 , t f ) 内，使系统由某一个初始状态转移到指定的任一
终止状态，则称此状态是能控的，若系统所有状态都能控，即状态向量在整个 状态空间能控，则称系统状态完全能控，或简称系统是能控的。
3）性质定理 ）
定理一：线性定常系统状态完全能控的充要条件是满足下列等价条件之一。 定理一：线性定常系统状态完全能控的充要条件是满足下列等价条件之一。 矩阵 Φ (t ) B = e At B 是行线性无关的； 矩阵 ( sI − A) −1 B 是行线性无关的； 格拉姆矩阵 W c = ∫ e At B • B T e A t d τ
输出完全能控： 输出完全能控：
& 对于线性定常系统 x = Ax + Bu y = Cx + Du x(t0 ) = x0 ，如果存在一个分段
连续的控制信号u(t)，能在有限时间 (t 0 , t f ) 内，使系统输出由某一个初始状态转 移到指定的任意一个终止状态，则称此系统输出是完全能控的。
能达性的概念： 能达性的概念：
& 0 x1 1 x1 − 1 1 x = 0 − 1 0 x + 0 u ⇒ & 2 2 x3 0 0 − 3 x3 1 &
应用举例： 应用举例：
电容上电压的不可控特性
2）定义 ）
状态完全能控： 状态完全能控：
& 对于线性定常系统 x = Ax + Bu
信号u(t)，能在有限时间
x(t 0 ) = x0 ，如果存在一个分段连续的控制
(t 0 , t f ) 内，使系统由某一个初始状态转移到指定的任一
终止状态，则称此状态是能控的，若系统所有状态都能控，即状态向量在整个 状态空间能控，则称系统状态完全能控，或简称系统是能控的。
《控制系统导论》课件
线性时不变系统可以用微分方程或差分方程来描述，如$y(t) + 2y'(t) + y"(t) = x(t)$。
定义
01
传递函数是指一个线性时不变系统的输出信号与输入信号之间的函数关系，通常表示为复平面上的分式多项式。方块图是指用图形的方式表示传递函数中各个部分的结构和相互关系。
特性
02
传递函数具有零点、极点和增益等特性，这些特性决定了系统的性能和行为。方块图可以清晰地表示出系统中各个部分之间的相互关系和影响。
要点三
控制系统分析与设计
稳定性分析的定义
稳定性分析是控制系统的重要分析方法，用于评估系统在各种条件下的稳定性。
稳定性分析的方法
常见的稳定性分析方法包括劳斯稳定判据、赫尔维茨稳定判据和奈奎斯特稳定判据等。
稳定性分析的意义
稳定性分析对于控制系统的设计和优化至关重要，只有稳定的系统才能在实际应用中表现出良好的性能。
要点一
要点二
特性
状态空间模型具有直观性和全面性，可以描述系统的动态特性和行为，并且可以方便地进行系统分析和设计。
描述
状态空间模型由状态变量、输入变量和输出变量组成，可以用矩阵形式表示。状态方程通常表示为$dot{x}(t) = Ax(t) + Bu(t)$，其中$x(t)$是状态向量，$u(t)$是输入向量，$A$和$B$是常数矩阵。输出方程通常表示为$y(t) = Cx(t) + Du(t)$，其中$y(t)$是输出向量，$C$和$D$是常数矩阵。
详细描述
智能家居控制系统通过互联网和物联网等技术，将家庭中的各种设备连接在一起，实现集中控制和智能化管理。这些系统可以对家庭环境进行智能调节，如温度、湿度、照明等，提供更加舒适和便捷的生活体验。同时，智能家居控制系统还可以通过智能安防等技术提高家庭的安全性应分析通常采用频率域法，通过分析系统的频率特性曲线来了解系统的动态性能。
定义
01
传递函数是指一个线性时不变系统的输出信号与输入信号之间的函数关系，通常表示为复平面上的分式多项式。方块图是指用图形的方式表示传递函数中各个部分的结构和相互关系。
特性
02
传递函数具有零点、极点和增益等特性，这些特性决定了系统的性能和行为。方块图可以清晰地表示出系统中各个部分之间的相互关系和影响。
要点三
控制系统分析与设计
稳定性分析的定义
稳定性分析是控制系统的重要分析方法，用于评估系统在各种条件下的稳定性。
稳定性分析的方法
常见的稳定性分析方法包括劳斯稳定判据、赫尔维茨稳定判据和奈奎斯特稳定判据等。
稳定性分析的意义
稳定性分析对于控制系统的设计和优化至关重要，只有稳定的系统才能在实际应用中表现出良好的性能。
要点一
要点二
特性
状态空间模型具有直观性和全面性，可以描述系统的动态特性和行为，并且可以方便地进行系统分析和设计。
描述
状态空间模型由状态变量、输入变量和输出变量组成，可以用矩阵形式表示。状态方程通常表示为$dot{x}(t) = Ax(t) + Bu(t)$，其中$x(t)$是状态向量，$u(t)$是输入向量，$A$和$B$是常数矩阵。输出方程通常表示为$y(t) = Cx(t) + Du(t)$，其中$y(t)$是输出向量，$C$和$D$是常数矩阵。
详细描述
智能家居控制系统通过互联网和物联网等技术，将家庭中的各种设备连接在一起，实现集中控制和智能化管理。这些系统可以对家庭环境进行智能调节，如温度、湿度、照明等，提供更加舒适和便捷的生活体验。同时，智能家居控制系统还可以通过智能安防等技术提高家庭的安全性应分析通常采用频率域法，通过分析系统的频率特性曲线来了解系统的动态性能。
控制论、信息论和系统论(课件)页PPT文档
维纳创立的控制论，在五十年代以后得到迅速发展。
控制论
四、控制论的产生和发展的过程
我国著名科学家钱学森运用控制论思想和方法，首创了工 程控制论，他于1954年写的《工程控制论》一书，是工程控制 论的奠基性著作。1954年，英国生物学家艾什比出版了《大脑 设计》，首创了生物控制论。以后，神经控制论、经济控制论 以至社会控制论等学科都相继问世。
控制论
四、控制论的产生和发展的过程 1946年在纽约召开了一个包括心理学家、解剖学家、人类
学家、经济学家在内的学术讨论会，集中讨论反馈问题。维纳 总结了这些会议的思想和讨论的成果，把既是机器又是动物中 的控制和通讯理论的整个领域叫做“控制论”。
1948年，维纳出版了《控制论》一书，宣告控制论作为一 门独立学科正式诞生。
他特别强调系统的开放性，指出系统要同周围环境有能量 和物质交换，并把协调、秩序、目的性等概念用于有机体，对 生命现象作出进一步解释。这样，贝塔朗菲把系统方法上升到 理论高度，从而创立了普通系统论。
系统论
一、贝塔朗菲创立系统论的传奇
1954年，他同经济学家保尔丁、生物学家拉波波特以及生 理学家杰勒德等人一起创办了“一般系统学会”（后改名为 “一般系统研究会”)。
1947年至194导多年的系统论思想。
1948年，贝塔朗菲出版了《生命问题》一书，对一般系统 论进行概括论述，并描述了系统思想在哲学史上的发展，导致 一般系统论的正式问世。
系统论
一、贝塔朗菲创立系统论的传奇 贝塔朗菲系统论的观点： （1）系统观点。一切有机体都是一个整体——系统。 （2）动态观点。一切生命活动本身都处于积极的活动状态，活 的东西的基本特征是组织。 （3）等级观点，有机体都是按严格的等级组织起来的。
二、信息论的发展 人们早在古代的实践活动中，就已经在不断地获取信息、
控制论
四、控制论的产生和发展的过程
我国著名科学家钱学森运用控制论思想和方法，首创了工 程控制论，他于1954年写的《工程控制论》一书，是工程控制 论的奠基性著作。1954年，英国生物学家艾什比出版了《大脑 设计》，首创了生物控制论。以后，神经控制论、经济控制论 以至社会控制论等学科都相继问世。
控制论
四、控制论的产生和发展的过程 1946年在纽约召开了一个包括心理学家、解剖学家、人类
学家、经济学家在内的学术讨论会，集中讨论反馈问题。维纳 总结了这些会议的思想和讨论的成果，把既是机器又是动物中 的控制和通讯理论的整个领域叫做“控制论”。
1948年，维纳出版了《控制论》一书，宣告控制论作为一 门独立学科正式诞生。
他特别强调系统的开放性，指出系统要同周围环境有能量 和物质交换，并把协调、秩序、目的性等概念用于有机体，对 生命现象作出进一步解释。这样，贝塔朗菲把系统方法上升到 理论高度，从而创立了普通系统论。
系统论
一、贝塔朗菲创立系统论的传奇
1954年，他同经济学家保尔丁、生物学家拉波波特以及生 理学家杰勒德等人一起创办了“一般系统学会”（后改名为 “一般系统研究会”)。
1947年至194导多年的系统论思想。
1948年，贝塔朗菲出版了《生命问题》一书，对一般系统 论进行概括论述，并描述了系统思想在哲学史上的发展，导致 一般系统论的正式问世。
系统论
一、贝塔朗菲创立系统论的传奇 贝塔朗菲系统论的观点： （1）系统观点。一切有机体都是一个整体——系统。 （2）动态观点。一切生命活动本身都处于积极的活动状态，活 的东西的基本特征是组织。 （3）等级观点，有机体都是按严格的等级组织起来的。
二、信息论的发展 人们早在古代的实践活动中，就已经在不断地获取信息、
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参考文献
09
第7章最优控制理论
第7章最优控制理论
7.1最优控制的必要 条件
1
参考文献
6
7.5最优控制观点下的
H<sub>∞</sub>
5
控制初步
2
7.2过渡时间最小控 制
3
7.3线性二次最优控 制
4
7.4定量微分对策初 步
10
第8章非线性控制系统
06
8.6非线性 系统的镇定
01
8.1能控性
05
1.6定常线性系统的极 点配置
第1章线 性系统概 论
1.7定常线性系统的状态观测器设计 1.8定常线性系统的输出调节问题 1.9定常线性系统的解耦控制 参考文献
04
第2章常微分方程
第2章常微分方程
01
2.1微分方 程问题的提
出
04
2.4稳定性
02
2.2微分方 程解的存在
和唯一性
05
2.5二阶微 分方程解的
第3章代数与微分几何基础
01
3.7Lie导数
02
3.8分布及其 积分
03 3.9Lie群
04
3.10张量场
05
3.11Riemann 几何
06
3.12辛几何
单击此处添加标题
单击此处添加文本具体内 容，简明扼要的阐述您的 观点。根据需要可酌情增 减文字，以便观者准确的 理解您传达的思想。
第3章代数与微分 几何基础
第6章H<sub>∞</sub>控制
6.7非线性H<sub>∞</sub>控制 基础
6.8非线性H<sub>∞</sub>控制 器设计方法
6.9H<sub>∞</sub>控制器的直 接设计方法
参考文献
6.8非线性 H<sub>∞</sub>控制 器设计方法
6.9H<sub>∞</sub> 控制器的直接设计方法
9.6非最小 相位系统的 自适应控制
9.4自适应 估计(II):时
变系统
9.5最小二 乘自Байду номын сангаас正调
节器
9.1什么是 自适应系统
9.2自适应 估计(I):定常
参数系统
9.3时变随 机系统稳定
性
第9章自 适应系统 理论
参考文献
12
第10章分布参数系统控制
第10章分布 参数系统控 制
0 1 10.1无穷维线性系统的稳定性 0 2 10.2无穷维线性系统的能控性和能
观测性
0 3 10.3分布参数系统的反馈镇定 0 4 10.4二阶系统的指数镇定和一些具
体方法
0 5 10.5波方程控制 0 6 10.6调节问题
13
第11章离散事件动态系统
第11章离散 事件动态系
统
01 1 1 .1 研 究离散事件 02 1 1 .2 数 学准备
动态系统的各种方法
03 1 1 .3 用 极大代数方 04 1 1 .4 系 统分析
8.5输入输 出结构解耦
02
8.2能观测 性
04
8.4解耦
03
8.3线性化
第8章非线性控 制系统
第8章非 线性控制 系统
参考文献
11
第9章自适应系统理论
第9章自适应系统理论
单击此处添加标题
单击此处添加文本具体内容， 简明扼要的阐述您的观点。根 据需要可酌情增减文字，以便 观者准确的理解您传达的思想。
参考文献
06
第4章概率论及随机控制初步
第4章概率论及随 机控制初步
4.1概率论的一般概念 4.2从独立性到鞅差列 4.3随机过程初步 4.4随机控制初步 参考文献
07
第5章泛函分析与偏微分方程
第5章泛函分析与偏微 分方程
5.1Banach空间和 Hilbert空间 5.2线性算子谱理论 5.3线性算子半群 5.4Sobolev空间和 边值问题 参考文献
法建模
05 1 1 .5 能 达性与能观 06 1 1 .6 周 期(“极点”)
测性
配置
第11章离散事件动态 系统
11.7稳定性与其他 11.8一类最优控制 与调度问题 11.9双子代数方法 11.10非线性系统的 极大极小函数方法 参考文献
14
索引
索引
2
0
2
0
感谢聆听
08
第6章H<sub>∞</sub>控制
第6章H<sub>∞</sub>控制
6.1H<sub>∞</sub >控制基本设计问题
6.2H<sub>∞</sub >范数的等价条件
6.3静态状态反馈问 题
6.4动态状态反馈问 题:频域解法
6.5动态状态反馈问 题:时域解法
6.6H<sub>∞</sub >输出反馈控制问题
性态
03
2.3线性微 分方程
06
参考文献
05
第3章代数与微分几何基础
第3章代数与微分几何基础
01
3.1群
02
3.2环与代数
03
3.3拓扑空间
04
3.4同伦理论
05
3.5微分流形
06
3.6向量场
单击此处添加标题
单击此处添加文本具体内 容，简明扼要的阐述您的 观点。根据需要可酌情增 减文字，以便观者准确的 理解您传达的思想。
控制理论导论:从基本概念到研究前沿
(
郭
雷
主
编
)
演讲人
202X-11-11
01
前言
前言
02
数学符号表
数学符号表
03
第1章线性系统概论
第1章线性系统概论
1.1线性代数基础
1.3线性系统的能控性 和能观测性
1.5定常线性系统的实 现
1.2定常线性系统的数 学描述
1.4定常线性系统的能 控能观标准形
09
第7章最优控制理论
第7章最优控制理论
7.1最优控制的必要 条件
1
参考文献
6
7.5最优控制观点下的
H<sub>∞</sub>
5
控制初步
2
7.2过渡时间最小控 制
3
7.3线性二次最优控 制
4
7.4定量微分对策初 步
10
第8章非线性控制系统
06
8.6非线性 系统的镇定
01
8.1能控性
05
1.6定常线性系统的极 点配置
第1章线 性系统概 论
1.7定常线性系统的状态观测器设计 1.8定常线性系统的输出调节问题 1.9定常线性系统的解耦控制 参考文献
04
第2章常微分方程
第2章常微分方程
01
2.1微分方 程问题的提
出
04
2.4稳定性
02
2.2微分方 程解的存在
和唯一性
05
2.5二阶微 分方程解的
第3章代数与微分几何基础
01
3.7Lie导数
02
3.8分布及其 积分
03 3.9Lie群
04
3.10张量场
05
3.11Riemann 几何
06
3.12辛几何
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第3章代数与微分 几何基础
第6章H<sub>∞</sub>控制
6.7非线性H<sub>∞</sub>控制 基础
6.8非线性H<sub>∞</sub>控制 器设计方法
6.9H<sub>∞</sub>控制器的直 接设计方法
参考文献
6.8非线性 H<sub>∞</sub>控制 器设计方法
6.9H<sub>∞</sub> 控制器的直接设计方法
9.6非最小 相位系统的 自适应控制
9.4自适应 估计(II):时
变系统
9.5最小二 乘自Байду номын сангаас正调
节器
9.1什么是 自适应系统
9.2自适应 估计(I):定常
参数系统
9.3时变随 机系统稳定
性
第9章自 适应系统 理论
参考文献
12
第10章分布参数系统控制
第10章分布 参数系统控 制
0 1 10.1无穷维线性系统的稳定性 0 2 10.2无穷维线性系统的能控性和能
观测性
0 3 10.3分布参数系统的反馈镇定 0 4 10.4二阶系统的指数镇定和一些具
体方法
0 5 10.5波方程控制 0 6 10.6调节问题
13
第11章离散事件动态系统
第11章离散 事件动态系
统
01 1 1 .1 研 究离散事件 02 1 1 .2 数 学准备
动态系统的各种方法
03 1 1 .3 用 极大代数方 04 1 1 .4 系 统分析
8.5输入输 出结构解耦
02
8.2能观测 性
04
8.4解耦
03
8.3线性化
第8章非线性控 制系统
第8章非 线性控制 系统
参考文献
11
第9章自适应系统理论
第9章自适应系统理论
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参考文献
06
第4章概率论及随机控制初步
第4章概率论及随 机控制初步
4.1概率论的一般概念 4.2从独立性到鞅差列 4.3随机过程初步 4.4随机控制初步 参考文献
07
第5章泛函分析与偏微分方程
第5章泛函分析与偏微 分方程
5.1Banach空间和 Hilbert空间 5.2线性算子谱理论 5.3线性算子半群 5.4Sobolev空间和 边值问题 参考文献
法建模
05 1 1 .5 能 达性与能观 06 1 1 .6 周 期(“极点”)
测性
配置
第11章离散事件动态 系统
11.7稳定性与其他 11.8一类最优控制 与调度问题 11.9双子代数方法 11.10非线性系统的 极大极小函数方法 参考文献
14
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第6章H<sub>∞</sub>控制
第6章H<sub>∞</sub>控制
6.1H<sub>∞</sub >控制基本设计问题
6.2H<sub>∞</sub >范数的等价条件
6.3静态状态反馈问 题
6.4动态状态反馈问 题:频域解法
6.5动态状态反馈问 题:时域解法
6.6H<sub>∞</sub >输出反馈控制问题
性态
03
2.3线性微 分方程
06
参考文献
05
第3章代数与微分几何基础
第3章代数与微分几何基础
01
3.1群
02
3.2环与代数
03
3.3拓扑空间
04
3.4同伦理论
05
3.5微分流形
06
3.6向量场
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控制理论导论:从基本概念到研究前沿
(
郭
雷
主
编
)
演讲人
202X-11-11
01
前言
前言
02
数学符号表
数学符号表
03
第1章线性系统概论
第1章线性系统概论
1.1线性代数基础
1.3线性系统的能控性 和能观测性
1.5定常线性系统的实 现
1.2定常线性系统的数 学描述
1.4定常线性系统的能 控能观标准形