下载文档原格式
线性系统理论控制理论分为经典控制理论和现代控制理论。
现代控制理论是在50年代末，60年代初形成的。
与经典控制理论比较，无论在分析方法还是在使用工具上均有许多本质的不同。
经典控制理论：理论基础：Evens 的根轨迹，Nyquist 稳定判据 研究对象：线性定常SISO 系统分析与设计分析问题：稳、准、快 设计（综合）问题：采用方法：是以频率域中传递函数为基础的外部描述方法 数学描述：高阶微分方程、传递函数、频率特性；方块图、信号流图、频率特性曲线。
研究方法：时域法、根轨迹法、频率法 现代控制理论：理论基础：Lyapunov 稳定性理论，Bellman 动态规划，Понтрягин极值原理，Kalman 滤波研究对象：MIMO 系统分析与设计（复杂系统：多变量、时变、非线性）分析问题：稳、准、快 设计（综合）问题：采用方法：是以时域中（状态变量）描述系统内部特征的状态空间方法为基础的内部描述方法数学描述：状态方程及输出方程、传递函数阵、频率特性； 状态图、信号流图、频率特性曲线。
研究方法：状态空间法（时域法）、频率法多采用计算机软硬件教学辅助设计——MATLAB 软件 特点：1）系统：MIMO 、非线性、时变。
2）方法将矩阵理论和方法应用到控制理论中，不仅能描述系统的输入与输出之间的关系，而且在任何初始条件下，都能揭示系统内部的行为。
3）一个复杂系统可能有多个输入和多个输出，并且以某种方式相互关联或耦合。
为了分析这样的系统，必须简化其数学表达式，转而借助于计算机来进行各种大量而乏味的分析与计算。
从这个观点来看，状态空间法对于系统分析是最适宜的。
现代控制理论主要内容：1、多变量系统的分析与设计；——基础：线性系统理论2、最优控制；3、估计理论；4、自适应理论；5、系统辨识目前发展方向：大系统理论、复杂系统、人工智能、模糊控制等分支。
本课程内容：线性系统理论基础课程性质和任务：是专业的主要理论课，是现代控制理论的基础。
线性系统调节器的设计与内模原理王路;冯江涛【摘要】本文重点讲述了线性系统调节器的设计方法与内模原理。
论文在给出命题的基础上，导出了线性系统在外部扰动作用下保持稳定和达到输出调节的条件和计算方法，说明了调节器内部内模存在的必要性和内模的存在可以消除外扰的影响，保证系统达到渐近稳定，且有满意的动态特性。
%This paper explains the design method of regulator for liner system and its internal models principle. On the basic of the fundamental lemma, we derive the regulate conditions and calculation method, which how to keep stability influenced by external disturbances, so as to get the expected output, and we propose the necessity of internal modes in the regulator. The paper illustrates the existence of internal-models, what can stabilize the systemby eliminating the effects of external disturbances and satisfied with the dynamic characteristics at the same time.【期刊名称】《电气电子教学学报》【年(卷),期】2011(033)005【总页数】4页(P66-69)【关键词】调节器;外扰;无差调节;内模【作者】王路;冯江涛【作者单位】太原高新技术产业开发区管理局,山西太原030006;山西大学工程学院,山西太原030012【正文语种】中文【中图分类】TP273一个闭环系统必须具有抵抗外部干扰的稳定性，而且还能达到输出调节，即被控量仍然能够跟踪给定值信号，为此需要设计调节器。
上篇自动控制原理第一章自动控制系统概述本章要点本章简要介绍有关自动控制的基本概念、开环控制和闭环控制的特点、自动控制系统的基本组成和分类以及对自动控制系统的基本要求。
第一节自动控制的基本概念自动控制是指在没有人的直接干预下，利用物理装置对生产设备和工艺过程进行合理的控制，使被控制的物理量保持恒定，或者按照一定的规律变化。
自动控制系统则是为实现某一控制目标所需要的所有物理部件的有机组合体。
在自动控制系统中，被控制的设备或过程称为被控对象或对象；被控制的物理量称为被控量或输出量；决定被控量的物理量称为控制量或给定量；妨碍控制量对被控量进行正常控制的所有因素称为扰动量。
扰动量按其来源可分为内部扰动和外部扰动。
给定量和扰动量都是自动控制系统的输入量。
通常情况下，系统有两种外作用信号：一是有效输入信号（以下简称输入信号），二是有害干扰信号（以下简称干扰信号）。
输入信号决定系统被控量的变化规律或代表期望值，并作用于系统的输入端。
干扰信号是系统所不希望而又不可避免的外作用信号，它不但可以作用于系统的任何部位，而且可能不止一个。
由于它会影响输入信号对系统被控量的有效控制，严重时必须加以抑制或补偿。
第二节开环控制和闭环控制自动控制有两种基本的控制方式：开环控制和闭环控制。
与这两种控制方式对应的系统分别称之为开环控制系统和闭环控制系统。
一、开环控制系统开环控制系统是指系统的输出端和输入端不存在反馈关系，系统的输出量对控制作用不发生影响的系统。
这种系统既不需要对输出量进行测量，也不需要将输出量反馈到输入端与输入量进行比较，控制装置与被控对象之间只有顺向作用，没有反向联系。
电加热系统的控制目标是，通过改变自耦变压器滑动端的位置，来改变电阻炉的温度，并使其恒定不变。
因为被控制的设备是电阻炉，被控量是电阻炉的温度，所以该系统可称为温度控制系统，如图1-1所示。
开环控制系统的优点是系统结构和控制过程简单，稳定性好，调试方便，成本低。
线性系统理论一、主要内容本课程是一门信息科学的专业基础课程，阐述分析和综合线性多变量系统的理论、方法和工程上的实用性，本理论在控制技术、计算方法和信号处理等领域有着广泛的应用。
1、系统、系统模型，线性系统理论基本内容2、状态、状态空间，状态和状态空间的数学描述，连续变量动态的状态空间描述，系统输入输出描述与状态空间描述的关系，LTI系统的特征结构，状态方程的约当规范型，系统状态方程与传递函数矩阵的关系，组合系统的状态空间描述3、连续时间LTI系统的运动分析，状态转移矩阵和脉冲响应矩阵，连续时间LTV系统的运动分析，连续时间LTI系统的时间离散化，离散时间线性系统的运动分析4、线性系统的能控性和能观测性，连续时间LTI系统的能控性和能观测性判据，离散时间线性系统的能控性和能观测性判据5、对偶系统和对偶性原理，时间离散化线性系统保持能控性和能观测性的条件，能控和能观测规范型，连续时间LTI系统的结构分解6、系统外部和内部稳定性，李亚普诺夫稳定的基本概念，李亚普诺夫第二方法的主要定理，连续时间线性系统的状态运动稳定性判据，离散时间线性系统的状态运动稳定性判据7、系统综合问题，状态反馈和输出反馈，状态重构和状态观测器，降维状态观测器，状态观测器状态反馈系统的等价性问题二、线性系统及其研究的对象一般说来，许多物理系统在其工作点的附近都可以近似地用一个有限维的线性系统来描述，这不仅是由于线性系统便于从数学上进行处理，更为重要的，它可以在相当广泛的范围内反映系统在工作点附近的本质。
因此，线性系统理论研究对象是 (线性的)模型系统，不是物理系统。
控制理论发展到今天，包括了众多的分支，如最优控制，鲁棒控制，自适应控制等。
但可以毫不夸张地说，线性系统的理论几乎是所有现代控制理论分支的基础，也是其它相关学科如通讯理论等的基础。
三、研究线性系统的基本工具研究有限维线性系统的基本工具是线性代数或矩阵论。
用线性代数的基本理论来处理系统与控制理论中的问题，往往易于把握住问题的核心而得到理论上深刻的结果。
