现代控制理论基础课件第一章

– 以近代应用数学为工具
1.2 现代控制理论的特点
• • • • 自动控制与计算机相结合 以状态空间法为基础 设计目标——最佳控制系统 控制工程和近代数学的有机结合
1.3 现代与经典控制理论对比
经典控制 现代控制
MIMO，线性/非线性，定常/时 变，集中/分布参数
系统
描述方法 数学工具 性能指标
本课程的内容结构图
系统模型
—状态空间描述
状态空间表 达式的求解
状 态 转 移 矩 阵 状 态 响 应 输 出 响 应
模型 转换
最 小 实 现
系统 分析
系 统 稳 定 性 系 统 能 控 性 系 统 能 观 性 状 态 反 馈
系统 综合
状 态 观 测 器 系 统 镇 定 线性 二次 型最 优控 制
第一章 绪论
• • • • 1.1 1.2 1.3 1.4 现代控制理论出现的背景 现代控制理论的特点 现代与经典控制理论对比 本课程的主要内容介绍
1.1 现代控制理论出现的背景
• 实际发展的需要
– 设计要求提高
– 控制对象复杂
• 技术条件的形成
– 计算机硬、软件的发展
• 理论方面的发展
– 以经典控制理论为基础
SISO，线性，定常，集中 参数
传递函数
拉氏变换，付氏变换，Z变 换
状态方程
线性代数，微分方程，概率论 随机过程、计算数学
简单（如过渡过程时间、 综合（考虑控制效果和控制代 超调量、相位与幅值裕量） 价的性能泛函）
设计目标
设计方法
稳定性、稳态误差与过渡 过程品质等
频域，图解法为主，试凑 技术
最佳控制、最佳估计
现代控制理论基础
上海交通大学自动化系 杜秀ห้องสมุดไป่ตู้ 邮件地址： duxiuhua@sjtu.edu.cn 2014年2月
参考书
• 教材
– 施颂椒等 现代控制理论基础 高等教育出版社
• 参考书目
– 刘豹 现代控制理论 机械工业出版社 – 郑大钟 线性系统理论 清华大学出版社 – Chen Chi-Tsong Linear system theory and design
时域，解析法，最佳设计
控制器
模拟硬件（能力有限）
数字软件（潜力巨大）
1.4 本课程的主要内容介绍
• • • • • • • • 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 绪论 线性系统的数学描述——状态空间表达式 线性系统的状态响应和输出响应 系统的稳定性 线性控制系统的能控性和能观性 最小实现 线性定常系统的综合 最优控制