与方法概论
精仪系董景新
: 62792119(办)
:62792119(
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第一部分现代控制理论基础第二部分最优控制
第三部分自适应控制
第四部分智能控制介绍
第一部分现代控制理论基础
第一章概述
第二章控制系统的状态空间法
第三章控制系统状态方程的解
第四章线性系统的能控性和能观测性
第五章系统的稳定性
第六章线性控制系统的综合
第七章最优估计基础
* 倒立摆系统数学模型的建立
第二部分最优控制
第章概述
第八章
第九章变分法求最优控制
第十章极大值原理
第十一章动态规划法
第十二章时间最优控制
第十三章线性二次型最优控制
第十四章线性系统的随机最优控制
* 倒立摆系统最优控制仿真
第三部分自适应控制
适
第十五章概述
第十六章模型参考自适应控制第十七章自校正控制
*倒立摆系统实验
第四部分智能控制介绍
第十八章智能控制概述
第十九章模糊控制
第二十章神经网络控制
第十章
第二十一章混沌控制
第二十二章遗传算法
第一章
第章概述
1.1控制理论的发展
1.2 经典控制理论
与现代控制理论比较
1.3 控制问题分类
1.1 控制理论的发展
经典控制理论:
1946～1955年(反馈理论,伺服控制理论)
数学基础: Laplace变换,传递函数
研究内容: 过渡过程分析,稳定性分析,
研究内容:过渡过程分析,稳定性分析,
频域法分析综合，根轨迹法分析1955 ～1960年(采样控制理论,非线性
(
控制理论))
数学基础: 离散系统采用Z变换
研究内容: 离散系统,相平面法分析,
研究内容离散系统相平面法分析
描述函数法分析
现代控制理论:
1960 ～1965年(状态空间理论, 能控能
观性理论, 最优控制理论)
论论)
，线，数学基础: 矢量微分方程，线性代数，
集合论, 变分法
研究内容: 状态空间方程，能控能观性，
稳定性，极点配置，状态重构，
系统解耦，极大值原理，
动态规划法
，, 1965 ～现在(自适应控制理论，随机控制理论, 模糊控制理论，神经元网络控制理论，混沌学，遗传算法等))
数学基础: 随机过程，数理规划，运筹学，
复值函数模糊数学等
复值函数，模糊数学等
研究内容：参数辩识估计，模型参考自适应，
自校正控制，随机模型，模糊集
合神经网络模型混沌控制等
合，神经网络模型，混沌控制等
控制理论从经典控制理论发展到现代控制理论。
?最优控制
最控
?自适应控制
?智能控制
?神经网络控制
?模糊控制
?进化算法、专家系统、混沌学、鲁
进化算法专家系统混沌学鲁
棒控制、H
控制等技术
∞
?控制系统计算机辅助设计工具
1.2 经典与现代控制理论比较
经典控制理论（基于手工计算局限）：
?着眼于系统的外部联系
?单输入-单输出的线性定常系统
?以频域法为主，设计常用试探法。
现代控制理论（伴随计算机的发展）：
?着眼于系统的状态及其内部联系
?多输入-多输出的时变系统
以时域法为主，设计采用严格的数?以时域法为主设计采用严格的数
学规律
?具有交叉学科特点，带有生物的特征
具有交叉学科特点带有生物的特征
各种控制理论都有其发展的历史背景及相互联系，同时也都有其局限和不足。
经典控制理论——线性定常系统；
最优控制理论——受控对象严格而准确的数学模型；
模糊控制——需要提高稳态精度，寻找一般性稳态分析和系统化设计方法；
神经网络控制——需要加速算法的收敛速度，提高神经网络实用能力。
收敛速度提高神经网络实用能力
各种控制理论分支直在互相借
各种控制理论分支一直在互相借鉴、不断发展。
混合式控制理论以一种控制理论为主，
混合式控制理论以种控制理论为主结合其它控制理论优点构成复合式控制往往可以取得最佳的控制效果。
可以取得最佳的控制效果
模糊自适应控制
模糊神经络控制
模糊神经网络控制
鲁棒模糊控制
鲁棒神经网络控制
专家自适应PID控制
专适控
多模态控制
多模型自适应控制
一方面走向高度分化不断产生新的理论分支；
另一方面走向高度综合产生了多模态控制、多模型自适应控制等理论。从单项技术、复合式技术到技术群，从单项技术复合式技术到技术群
从基本的反馈到自适应、自学习、自组织结构，控制理论不断取得发展。
控制问分类
1.3 控制问题分类
（1）确定性控制问题
确定性控制问题中，系统模型、扰动模型、参数及初始条件均是确
定的、已知的。
其最优控制是综合一个控制过
程或序列，使某一指定的性能指标
程或序列使某一指定的性能指标
函数J达到最小。
（2）随机控制问题
随机控制问题中，系统模型参数及初始条件是确定的、已知的，而扰动变量及其初始状态是统计特性已知的随机序列。
其最优控制是综合一个控制过程或序列，使某一指定的性能指标函数J达到最小。
（3）自适应控制问题
自适应控制问题中系统模
自适应控制问题中，系统模型的结构是已知的、而参数及初始条件是不完全确定的，扰动变始条件是不完全确定的扰动变量及其初始状态统计特性也是未知的。
其最控是个控
其最优控制是综合一个控制过程或序列，使某一指定的性能指标函数达到最小。
指标函数达到最小
（4）智能控制问题
以上各类控制问题对象的结构是已知的，而在智能控制问题中，系统结构和参数均未知，很难建立有效统结构和参数均未知很难建立有效的数学模型。
采用专家系统、人工神经元网络控制、模糊控制等方法解决。
教材
董景新、吴秋平，
现代控制理论与方法
概论，清华大学出版社，
2007.8
20078