教学课件 现代控制理论基础--王孝武

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Modern Control Theory
课程介绍 学习方法 学习要求 参考文献
课程结构
状Βιβλιοθήκη Baidu空间 分析
控制系统数学 模型
能控能观性 分析
稳定性分析
系统综合设计
教学目标 应知 应会
教学内容 重点 难点
教学方法 理论联系实际 启发式、讨论式
学时安排：2
用
学 习
课程介绍
• 本课程是自动化专业的一门专业基础课， 通过本课程的学习，使学生掌握现代控制 理论中最基本的内容，它不仅是控制理论 的基础，而且是现代网络分析和线性系统 理论的基础，进一步学习有关专业知识及 进行工程实践打好必要的基础。
绪论
• 控制理论的发展历程
– 经典控制理论
• 形成和发展
– 在20世纪30-40年代，初步形成。 – 在20世纪40年代形成体系。
» 频率理论 » 根轨迹法
• 以SISO线性定常系统为研究对象。 • 以拉氏变换为工具，以传递函数为基础在频率域中
分析与设计。 • 经典控制理论的局限性
– 难以有效地应用于时变系统、多变量系统 – 难以有效地应用于非线性系统。
课程内容
– 绪论 – 控制系统的状态空间表达式 – 控制系统状态空间分析 – 线性控制系统能控性和能观性 – 控制系统的稳定性分析 – 线性定常系统的综合 – 最优控制
教材及参考书
• 教材:
– 《现代控制理论》（第三版），刘豹主编，机 械工业出版社
• 参考书:
– Modern control theory, William L. Brogan, Ph.D., PRENTICE-HALL, INC. Englewood Cliffs, New Jersey
网络交流
• 社区所能提供的：
– Lecture notes/slides, – Related learning materials, – Outline of the general review, – Information and news in this course.
教学要求
• 参加本课程的同学必须
绪论
• 控制理论的发展历程
– 现代控制理论
• 现代控制理论的形成和发展 Formation and Progress
– 在20世纪50年代形成 » 动态规划法 » 极大值原理 » 卡尔曼滤波
– 《现代控制理论》，于长官，哈尔滨工业大学出 版社
– 《现代控制理论基础》，王照林，国防大学出 版社
网络交流
• 为了配合教与学，更好地掌握《现代控制 理论》知识，交流学习经验，交换学习信 息，在网络上建立了《现代控制理论》社 区。社区建在Yahoo groups 上，社区名称为 Modern Control Theory。此社区是针对所开 设的课程建立的，内容与教与学密切相关, 欢迎同学加入该社区。
绪论
• 关于自动化的介绍 Brief Introduction to Automation
– 自动化的理论基础
• 自动化技术是一门新兴的科学技术，它以控制论、 信息论和系统论为理论基础，以哲学的方法论为研 究方法。
– Fundamental knowledge of automation
• Cybernetics • Information Theory • Systemism
– 科学技术的发展不仅需要迅速地发展控制理论， 而且也给现代控制理论的发展准备了两个重要 的条件—现代数学和数字计算机。
– 现代数学，例如泛函分析、现代代数等，为现 代控制理论提供了多种多样的分析工具；而数 字计算机为现代控制理论发展提供了应用的平 台。
– 在二十世纪五十年代末开始，随着计算机的飞 速发展，推动了核能技术、空间技术的发展， 从而对出现的多输入多输出系统、非线性系统
– Definition
• The art of making processes or machines self-acting or self-moving. Also pertains to the technique of making a device, machine, process or procedure more fully automatic.
绪论
• 关于自动化的介绍 Brief Introduction to Automation
– 狭义自动化和广义自动化
• 狭义自动化是指工业自动化，自动化也是最早应用 于工业生产领域的。
• 广义的自动化包括工业自动化、生活自动化、办公 自动化和商务自动化。
绪论
• 控制理论的发展历程 Progress of Control Theory
– 人手一册教材 – 出勤听课 – 记课堂笔记 – 完成作业
（缺课达到1/3，缺作业达1/4者取消正常考试资格。）
绪论
• 本节主要内容
– 学习现代控制理论的意义 – 关于自动化的介绍 – 控制理论的发展历程 – 现代控制理论研究的对象、方法及内容 – 现代控制理论与经典控制理论的对比
绪论
• 学习现代控制理论的意义
绪论
• 学习现代控制理论的意义
– 是自动化专业的理论基础 – 是提高学生专业理论水平的重要环节 – 是许多专业报考研究生的必考课
绪论
• 关于自动化的介绍
Brief Introduction to Automation
– 定义
• 所谓自动化是指机器或装置在无人干预的情况下按 规定的程序或指令自动的进行操作或运行。广义地 讲，自动化还包括模拟或再现人的智能活动。
– 经典控制理论 (Classical Control Theory) – 现代控制理论 (Modern Control Theory) – 智能控制理论 (Intelligent Control Theory) – 控制理论发展趋势 (Trend of Development of
Control Theory)