现代控制理论的产生、发展、内容、研究方法和应用经典控制理论与现代控制理论的差异

浅析经典控制理论与现代控制理论的异同摘要：主要通过研究与分析经典控制理论与现代控制理论的研究对象和数学建模，了解两种控制理论的异同，有助于选择合适的理论分析与设计系统。

关键词：经典控制理论现代控制理论异同引言随着科学技术的发展，控制理论在人们实践中得到广泛的运用和发展。

其中经典控制理论和现代控制理论作为控制论的两个重要的部分，彼此存在区别与联系。

笔者在这里主要通过分析研究两种理论在研究对象和数学建模等方面介绍它们之间的异同。

1 自动控制理论简介1.1自动控制理论的定义与应用n·维纳曾定义：控制论是“关于动物和机器中的控制和通信的科学”。

也就是说，自动控制就是采用控制装置使被控对象自动地按照给定规律运行，使被控对象的一个或数个物理量能够在一定的精度范围内按照指定的规律变化。

其中控制对象有电压、电流、位置、速度、流量、浓度、成分等。

自动控制系统可以分为调节系统和伺服系统两类。

调节系统要求被控对象状态保持不变，输入一般不做频繁调节；而伺服系统则要求被控对象的状态能自动、连续、精确地随输入信号变化而变化，即随便系统。

自动控制理论广泛应用在生产，可以提高生产率，改善加工工艺，改善产品质量，节约成本。

控制理论也可用于国防建设，促进国防现代化，提高部队战斗力。

自动控制理论在发展空间技术，探索新能源等方面也至关重要。

1.2 自动控制理论的发展任何一种理论的的形成都离不开实践。

早在古代，劳动人民就凭借生产实践积累的经验和对反馈的直接认识，发明了很多闪烁着控制理论的智慧火花的杰作。

例如，北宋水运仪象台就是一个闭环非线性控制系统；1765年，俄国人普洱佐诺夫发明的蒸汽锅炉水位调节器等。

直到1788年，瓦特（j·watt）通过在他发明的蒸汽机上使用离心调速器解决蒸汽机调速问题后，人们才开始重视控制技术，并开始探索改善调速器准确度的方法；1868年，物理学家麦克斯韦（maxwell）从描述系统的微分方程的解中有无增长指数函数项来判断稳定性；随后，劳斯（routh）和赫尔维茨（hurwitz）分别独自建立了通过代数方程系数判别系统稳定性的劳斯判据和赫尔维茨判据；1932年，物理学家奈奎斯特（nyquist）通过频域的角度判断系统稳定性，奠定了频域法的基础；随后伯德（bode）和尼克尔斯（nichols）进一步发展了频域法，形成了经典控制理论的分析法；美国科学家伊万斯（evans）创立的根轨迹法被广泛应用到系统的分析与设计。

控制理论的综述及发展方向1 控制理论的产生控制理论作为一门学科，它的真正应用开始于工业革命时期，即1788年瓦特发明蒸汽机飞球调速器。

该种采用机械式调节原理实现的蒸汽机速度自动控制是自动化应用的第一个里程碑。

二次大战前，控制系统的设计因为缺乏系统的理论指导而多采用试凑法，二次大战期间，由于建造飞机自动驾驶仪、雷达跟踪系统、火炮瞄准系统等军事设备的需要，推动了控制理论的飞跃发展。

1948年美国数学家维纳总结了前人的成果，认为世界存在3大要素：物质、能量、信息，发表了著名的《控制论》，书中论述了控制理论的一般方法，推广了反馈的概念，从而基本上确立了控制理论这门学科[1]。

2 控制理论的分类控制理论的发展分为经典控制理论阶段、现代控制理论阶段及大系统智能控制理论阶段，下面将详细介绍各个控制理论的特点及优缺点[2]。

2.1 经典控制理论自动控制理论中建立在频率响应法和根轨迹法基础上的一个分支。

经典控制理论的研究对象是单输入、单输出的自动控制系统，特别是线性定常系统。

经典控制理论的特点是以输入输出特性（主要是传递函数）为系统数学模型，采用频率响应法和根轨迹法这些图解分析方法，分析系统性能和设计控制装置。

经典控制理论的数学基础是拉普拉斯变换，占主导地位的分析和综合方法是频率域方法。

[3]经典控制理论主要用于解决反馈控制系统中控制器的分析与设计的问题。

如图1所示为反馈控制系统的简化原理框图。

图1 反馈控制系统简化原理框图典型的经典控制理论包括PID控制、Smith控制、解耦控制、串级控制等。

常接触到的系统，如机床和轧钢机中常用的调速系统、发电机的自动调节系统以及冶炼炉的温度自动控制系统等，这些系统均被当作单输入—单输出的线性定常系统来处理。

如果把某个干扰考虑在内，也只是将它们进行线性叠加而已。

解决上述问题时，采用频率法、根轨迹法、奈氏稳定判据、期望对数频率特性综合等方法是比较方便的，所得结果在对精确度、准确度要求不高的情况下是完全可用的。

1.经典控制理论与现代控制理论的区别与联系区别:(1)研究对象方面:经典控制系统一般局限于单输入单输出,线性定常系统。

严格的说,理想的线性系统在实际中并不存在。

实际的物理系统,由于组成系统的非线性元件的存在,可以说都就是非线性系统。

但就是,在系统非线性不严重的情况时,某些条件下可以近似成线性。

所以,实际中很多的系统都能用经典控制系统来研究。

所以,经典控制理论在系统的分析研究中发挥着巨大的作用。

现代控制理论相对于经典控制理论,应用的范围更广。

现代控制理论不仅适用于单输入单输出系统,还可以研究多输入多输出系统;不仅可以分析线性系统,还可以分析非线性系统; 不仅可以分析定常系统,还可以分析时变系统。

(2)数学建模方面:微分方程(适用于连续系统)与差分方程(适用于离散系统)就是描述与分析控制系统的基本方法。

然而,求解高阶与复杂的微分与差分方程较为繁琐,甚至难以求出具体的系统表达式。

所以,通过其它的数学模型来描述系统。

经典控制理论就是频域的方法,主要以根轨迹法与频域分析法为主要的分析、设计工具。

因此,经典控制理论就是以传递函数(零初始状态下,输出与输入Laplace变换之比)为数学模型。

传递函数适用于单输入单输出线性定常系统,能方便的处理这一类系统频率法或瞬态响应的分析与设计。

然而对于多信号、非线性与时变系统,传递函数这种数学模型就无能为力了。

传递函数只能反应系统的外部特性,即输入与输出的关系,而不能反应系统内部的动态变化特性。

现代控制理论则主要状态空间为描述系统的模型。

状态空间模型就是用一阶微分方程组来描述系统的方法,能够反应出系统内部的独立变量的变化关系,就是对系统的一种完全描述。

状态空间描述法不仅可以描述单输入单输出线性定常系统,还可以描述多输入多输出的非线性时变系统。

另外状态空间分析法还可以用计算机分析系统。

(3)应用领域方面:由于经典控制理论发展的比较早,相对而言理论比较成熟,并且生产生活中很多过程都可近似瞧为线性定常系统,所以经典控制理论应用的比较广泛。

经典控制理论与现代控制理论的比较研究控制理论是一种研究如何准确控制和调节系统及其相关过程的科学。

控制理论的研究有着长久的历史，不同的时代和学派发布了各种各样的控制理论，经过漫长的发展和演进，经典控制理论和现代控制理论逐渐形成了两个不同的概念体系。

本文将从定义、方法、应用等方面对这两种理论进行比较研究。

一、定义经典控制理论指的是基于微积分和微分方程的传统控制理论，主要包括经典控制原理、传递函数方法、根轨迹法、频率响应法等。

这些方法均以线性等时不变（LTI）系统为基础，它对控制的实时性有非常明确的要求和限制。

现代控制理论是针对非线性、时变和复杂控制系统的研究，它以状态空间的概念为中心，发展出状态反馈控制、鲁棒控制、自适应控制、滑模控制等方法。

现代控制具有更广泛的控制对象，包含了许多复杂的非线性、时变系统和无模型系统。

二、方法1.经典控制方法传递函数法是经典控制理论主要的表达方式。

控制系统的传递函数描述了系统输入和输出之间的关系，可以通过频率对系统进行分析和设计。

根轨迹法是对系统特征根的分析，通过将系统特征曲线根轨迹描绘在复平面上，来判断系统的动态特性。

频域法是对系统的经典控制理论的最主要的定性和定量分析。

2.现代控制方法状态空间表示法是现代控制方法的基础，在这种方法中，控制系统以其联结的状态矢量和输入矢量为输入，采用状态方程和输出方程的形式描述系统的时域响应。

自适应控制方法是新型控制理论的典型代表，在这种方法中，控制器具有自适应性，可以根据控制对象的运动和负荷的变化实时地调整参数值。

滑模控制方法依赖于对滑动模式的选择、建模和控制等基本元素，引入了非线性切换面和滑动方式的思想从而实现高精度控制。

3.两种方法的比较（1）经典控制方法可以通用于大多数线性、等时不变的系统。

但是，许多实际系统通常具有非线性、时变特性，这使得经典控制方法难以应用。

（2）现代控制方法不仅可以处理非线性、时变系统，而且对不确定性和补偿人类失误问题的解决研究也十分重要。

1.经典控制理论和现代控制理论的区别和联系区别：（1)研究对象方面：经典控制系统一般局限于单输入单输出，线性定常系统。

严格的说，理想的线性系统在实际中并不存在。

实际的物理系统，由于组成系统的非线性元件的存在,可以说都是非线性系统。

但是,在系统非线性不严重的情况时，某些条件下可以近似成线性。

所以,实际中很多的系统都能用经典控制系统来研究。

所以，经典控制理论在系统的分析研究中发挥着巨大的作用。

现代控制理论相对于经典控制理论，应用的范围更广。

现代控制理论不仅适用于单输入单输出系统，还可以研究多输入多输出系统；不仅可以分析线性系统，还可以分析非线性系统; 不仅可以分析定常系统，还可以分析时变系统。

(2）数学建模方面：微分方程（适用于连续系统）和差分方程（适用于离散系统）是描述和分析控制系统的基本方法.然而，求解高阶和复杂的微分和差分方程较为繁琐,甚至难以求出具体的系统表达式。

所以，通过其它的数学模型来描述系统。

经典控制理论是频域的方法，主要以根轨迹法和频域分析法为主要的分析、设计工具。

因此，经典控制理论是以传递函数（零初始状态下,输出与输入Laplace变换之比）为数学模型.传递函数适用于单输入单输出线性定常系统,能方便的处理这一类系统频率法或瞬态响应的分析和设计。

然而对于多信号、非线性和时变系统,传递函数这种数学模型就无能为力了。

传递函数只能反应系统的外部特性,即输入与输出的关系，而不能反应系统内部的动态变化特性。

现代控制理论则主要状态空间为描述系统的模型。

状态空间模型是用一阶微分方程组来描述系统的方法，能够反应出系统内部的独立变量的变化关系,是对系统的一种完全描述。

状态空间描述法不仅可以描述单输入单输出线性定常系统，还可以描述多输入多输出的非线性时变系统。

另外状态空间分析法还可以用计算机分析系统。

（3)应用领域方面:由于经典控制理论发展的比较早，相对而言理论比较成熟,并且生产生活中很多过程都可近似看为线性定常系统，所以经典控制理论应用的比较广泛。

自动控制理论的发展及其应用综述黄佳彬312010122420世纪40年代，控制论这门学科开始发展，其标志为维纳于1948年出版7自动控制学科史上的名著《控制论，或动物和机器的控制和通信XCybernetics, or control and conunuiiication ill the animal and machine ）。

控制论思想的提出为现代科学研究提供了新的思想和方法，同时书中的一些新颖的思想和观点吸引了无数学者，令其在自己研究的领域引进控制论。

随着研究队伍的庞大，控制论形成了多个分支，其中主要的儿个分支有生物控制论，工程控制论，军事控制论，社会、经济控制论，自然控制论。

这里我们主要对工程控制论进行研究。

1.自动控制理论的发展工程控制论的概念最早山钱学森引入，当时有两种控制理论思想，一种基于时间域微分方程，另一种基于系统的频率特性。

这两种思想即为经典控制理论, 主要研究的是单输入-单输出的控制系统，同时利用分析法与实验验证法这两种方法对某个控制系统进行数学建模，山此可以获得系统各元部件之间的信号传递关系的形象表示。

由于经典控制理论的建立基于传递函数和频率特性，是对系统的外部描述。

同时经典控制理论主要研究单输入单输出系统，无法解决现实工程应用中多输入多输出系统的问题，而且经典控制理论只对线性时不变系统进行讨论，存在不少的局限性，由此，现代控制理论逐渐发展起来。

现代控制理论是从线性代数的理论研究上得来的，本质是“时域法”，即基于状态空间模型在时域对系统进行分析和设计，并且引入“状态”这一概念，用“状态变量”和“状态方程”描述系统，以此来反应系统的内在本质和特性。

现代控制理论研究的内容主要有三方面：多变量线性系统理论、最优控制理论以及最优估计与系统辨识理论，这些研究从理论上解决了许多复杂的系统控制问题, 但是随着发展，实际生产系统的规模越来越大，控制对象、控制器、控制任务和LI的也更为复杂，导致现代控制理论的成果并未有在实际中很好的应用。

自动控制理论发展摘要：本文主要回顾了“自动控制理论”的产生与发展过程，通过对不同时期，不同阶段的理论研究成果的简要介绍，掌握经典控制理论、现代控制理论、大系统理论和智能控制系统理论知识理论框架，进而加深对“自动化控制理论”认知。

关键词：自动控制理论产生与发展过程理论框架结构控制论一词Cybernetics，来自希腊语，原意为掌舵术，包含了调节、操纵、管理、指挥、监督等多方面的涵义。

[1]因此”控制”这一概念本身即反映了人们对征服自然与外在的渴望，控制理论与技术也自然而然地在人们认识自然与改造自然的历史中发展起来。

一、经典控制论阶段（20世纪50年代末期以前）经典控制理论，是以传递函数为基础，在频率域对单输入---单输入控制系统进行分析与设计的理论[4]1、控制系统的特点单输入---单输出系统的，线性定常或非线性系统中的相平面法也只含两个变量的系统。

2、控制思路基于频率域内传递函数的“反馈”和“前馈”控制思想，运用频率特性分析法、根轨迹分析法、描述函数法、相平面法、波波夫法，解决稳定性问题。

3、发展事件回顾[4][5]1）我国古人发明的指南车就应用了反馈的原理2）1788年J.Watt在发明蒸汽机的同时应用了反馈思想设计了离心式飞摆控速器，这是第一个反馈系统的方案。

3）1868年J.C.Maxwell为解决离心式飞摆控速器控制精度和稳定性之间的矛盾，发表《论调速器》，提出了用基本系统的微分方正模型分析反馈系统的数学方法。

4）1868年，韦士乃格瑞斯克阐述了调节器的数学理论。

5）1875年E.J.Routh和A.Hurwitz提出了根据代数方程的系数判断线性系统稳定性方法6）1876年俄国学者N.A.维什涅格拉诺基发表著作《论调速器的一般理论》，对调速器系统进行了全面的理论阐述。

7）1895年劳斯与古尔维茨分别提出了基于特征特征根和行列式的稳定性代数判别方法。

8）1927年H.S.Black发现了采用负反馈线路的放大器，引入负反馈后，放大器系统对扰动和放大器增益变化的敏感性大为降低。

现有的控制理论及其优缺点以及未来控制理论的发展趋势机硕1005班邹锐3111003015摘要：现有的控制理论主要有经典控制理论，现代控制理论，相平面法，描述函数法，绝对稳定性理论，李亚普诺夫稳定性理论，输入输出稳定性理论，微分几何方法，微分代数方法，变结构控制理论，非线性系统的镇定设计，逆系统方法，神经网络方法，非线性频域控制理论，混沌动力学方法等。

这些理论各有自己的研究重点和优缺点。

本文对这些理论及其优缺点进行了论述并探讨了未来控制理论的发展趋势。

关键词：现有控制理论，优缺点，发展方向1经典控制理论控制理论的发展已经经过了近百年的历程，并在控制系统设计这一工程领域发挥着巨大的作用[1]。

例如，在现代社会的工业化进程，科学探索，国防军备的现代化，以及人们的日程生活中发挥着越来越大的作用。

迄今为止，控制理论已经经过了经典控制和现代控制理论阶段。

对于控制理论的发展，最早可追溯到两千年前，当时我国发明的指南车，水运仪象台等已经包含有自动控制的基本原理，这是控制理论的萌芽阶段。

随着科学技术与工业的发展，到十七十八世纪，自动控制技术逐渐应用到现代工业中。

例如1681年法国物理学家，发明家D.Papin发明了用作安全调节装置的锅炉压力调节器。

到1788年，英国人瓦特在他发明的蒸汽机上使用了离心调速器，解决了蒸汽机的速度控制问题，引起了人们对控制技术的重视，这是控制理论的起步阶段。

1868年，英国物理学家麦克斯韦通过对调速系统先行常微分方程的建立和分析解决了速度控制系统中出现的剧烈震荡的速度不稳定性问题，提出了简单的稳定性判据，开启了用数学方法研究控制系统的途径。

之后，数学家劳斯，赫尔维茨，奈奎斯特，伯德等人相继提出了各种控制方法。

这是控制理论的发展阶段。

1947年，控制论的奠基人美国数学家维纳出版了《控制论—关于在动物和机器中控制与通讯的科学》。

1948年，美国科学家伊万斯创立了根轨迹分析方法。

我国著名科学进钱学森于1954年出版了《工程控制论》。

绪论0.1控制理论产生及发展18世纪中叶英国第一次工业革命1765年瓦特发明蒸汽机→调速问题→稳定性问题1868年调节器一文发表1872年劳斯和1890年赫尔威茨→代数判据1892年李雅普诺夫“运动稳定性的一般问题”1932年乃奎斯特判据1948 维纳发表《控制论—或关于在动物和机器中控制和通讯的科学》0.2 控制理论发展三个阶段：第一代：古典控制理论（经典控制理论）40-60年代第二代：现代控制理论60-80年代第三代：智能控制及大系统理论80-至今三代控制理论对比简表0.3 智能控制的产生及发展20世纪60年代 Smith 用模式识别器用于最优控制1965年 Zadeh 发表模糊集合论文，付京孙讲人工智能用于学习控制 1976年 Mendel 提出人工智能概念—智能控制70年代初 傅京孙、Gloriso 和Saridis 等人提出递阶智能控制的系统结构 1974年 马丹尼提出世界上第一个模糊控制器(fuzzy logic controller) 20世纪80年代初 建立了多种专家系统20世纪80年代中后期 神经网络的研究又开始兴起 1992年 美国自然基金启动支持“智能控制”的研究0.4 传统控制与智能控制结论：智能控制理论是对传统控制理论的发展，传统控制理论是智能控制理论的低级阶段。

0.5 智能控制论控制三要素： 信息—反馈—控制 智能控制——智能信息反馈控制图0.1 反馈控制系统的原理框图0.6思维科学与智能模拟1. 什么是思维科学研究思维规律和方法的科学。

思维是意识的一部分，而且是最重要的部分，思维是人脑对客观事物间接的反映过程，包括回想、联想、想像、思考、推想等。

人们通过思维活动反映客观事物的特点、本质属性、内部联系及发展规律。

因此思维是人们认识过程的高级阶段。

2.思维的类型(1) 抽象思维（逻辑思维）：抽去表象的思维，例如小学生的算数。

(2)形象思维（直觉思维）：既看形又看象的思维。

现代控制理论综述一、前言现代控制理论是以状态变量概念为基础，利用现代数学方法和计算机来分析、综合复杂控制系统的新理论，适用于多输入、多输出，时变的或非线性系统。

较之经典控制理论，现代控制理论的研究对象要广泛得多，原则上讲，它既可以是单变量的、线性的、定常的、连续的，也可以是多变量的、非线性的、时变的、离散的。

现代控制理论本质上是时域法，是建立在状态空间基础上，它不用传递函数，而是以状态向量方程作为基本工具，从而大大简化了数学表达方法。

现代控制理论从理论上解决了系统的能控性、能观测性、稳定性以及许多复杂系统的控制问题。

二、发展历史现代控制论的形成主要标志是贝尔曼的动态规划法、庞特里亚金的极大值原理和卡尔曼的滤波理论。

现代控制理论是在20世纪50年代中期迅速兴起的空间技术的推动下基于经典控制理论的基础上发展起来的。

由于航空航天技术的推动和计算机技术飞速发展，特别是空间技术的发展，迫切要求解决更复杂的多变量系统、非线性系统的最优控制问题(例如火箭和宇航器的导航、跟踪和着陆过程中的高精度、低消耗控制，到达目标的控制时间最小，把宇宙火箭和人造卫星用最少燃料或最短时间准确地发射到预定轨道一类的控制问题等)。

这类控制问题十分复杂，而采用经典控制理论难以解决。

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，促使控制理论由经典控制理论向现代控制理论转变。

因此，控制理论在1960年前后有了重大的突破和创新。

1892年，俄国数学家李雅普诺夫创立的稳定性理论被引入到控制中。

1954年，美国学者贝尔曼创立了动态规划,并在1956年应用于控制过程，广泛用于各类最优控制问题。

1956年，前苏联科学家庞特里亚金提出极大值原理，解决了空间技术中出现的复杂控制问题，并开拓了控制理论中最优控制理论这一新的领域。

<<现代控制理论>>的文献综述轮机1305班 1049721301970 陈彬彬内容摘要通过查阅这些参考资料和文献，深入了解了现代控制理论的产生、发展、内容和研究方法，并通过将其与本科期间学过的古典控制理论进行了对比，了解了两种控制理论的异同。

最后初步认识了现代控制理论在各领域中的应用。

这些参考资料和文献对以后对现代控制理论的学习将会有方向性的指导作用。

关键词：现代控制理论经典控制理论发展应用第一章前言建立在状态空间法基础上的一种控制理论，是自动控制理论的一个主要组成部分。

在现代控制理论中，对控制系统的分析和设计主要是通过对系统的状态变量的描述来进行的，基本的方法是时间域方法。

现代控制理论比经典控制理论所能处理的控制问题要广泛得多，包括线性系统和非线性系统，定常系统和时变系统，单变量系统和多变量系统。

它所采用的方法和算法也更适合于在数字计算机上进行。

现代控制理论还为设计和构造具有指定的性能指标的最优控制系统提供了可能性。

现代控制理论的名称是在1960年以后开始出现的，用以区别当时已经相当成熟并在后来被称为经典控制理论的那些方法。

现代控制理论已在航空航天技术、军事技术、通信系统、生产过程等方面得到广泛的应用。

现代控制理论的某些概念和方法，还被应用于人口控制、交通管理、生态系统、经济系统等的研究中。

第二章主体部分2.1 现代控制理论的产生、发展、内容和研究方法2.1.1现代控制理论的产生及其发展第一阶段:经典(自动)控制理论经典控制理论即古典控制理论,也称为自动控制理论。

它的发展大致经历了以下几个过程：1.萌芽阶段如果要追朔自动控制技术的发展历史,早在两千年前中国就有了自动控制技术的萌芽。

两千年前我国发明的指南车，就是一种开环自动调节系统。

公元1086－1089年（北宋哲宗元祐初年）,我国发明的水运仪象台,就是一种闭环自动调节系统。

2.起步阶段随着科学技术与工业生产的发展，到十八世纪，自动控制技术逐渐应用到现代工业中。

现代控制理论的发展概况传统的控制理论是在20世纪30到40年代，奈奎斯特、伯德、维纳等人的著作为自动控制理论的初步形成而奠定了基础的。

而由于航空航天技术的推动和计算机技术飞速发展，控制理论在1960年前后有了重大的突破和创新。

在此期间，由卡尔曼提出的线性控制系统的状态空间法、能控性和能观测性的概念，奠定了现代控制理论的基础，其提出的卡尔曼滤波，在随机控制系统的分析与控制中得到广泛应用；庞特里亚金等人提出了极大值原理，深入研究了最优控制问题；由贝而曼提出最优控制的动态规划法，广泛用于各类最优控制问题。

这些就构成了后来被称为现代控制理论的发展起点和基础。

罗森布洛克、麦克法轮和欧文斯研究了使用于计算机辅助控制系统设计的现代频域法理论，将经典控制理论传递函数的概念推广到多变量系统，并探讨了传递函数矩阵与状态方程之间的等价转换关系，为进一步建立统一的线性系统理论奠定了基础。

20世纪70年代奥斯特隆姆和朗道在自适应控制理论和应用方面作出了贡献。

与此同时，关于系统辨识、最优控制、离散时间系统和自适应控制的发展大大丰富了现代控制理论的内容。

鲁棒控制理论阶段：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。

“大系统理论”：用控制和信息的观点，研究各种大系统的结构方案、总体设计中的分解方法和协调等问题的技术基础理论。

“智能控制理论”：研究与模拟人类智能活动及其控制与信息传递过程的规律，研制具有某些拟人智能的工程控制与信息处理系统的理论。

“复杂系统理论”：把系统的研究拓广到开放复杂巨系统的范筹，以解决复杂系统的控制为目标。

而“现代控制理论”这一名称是1960年卡尔曼的著名文章发表后出现的，其在经典控制理论的基础上，以线性代数和微分方程为主要的数学工具，以状态空间法为基础，分析与设计控制系统。

现有的控制理论及其优缺点以及未来控制理论的发展趋势机硕1005班邹锐3111003015摘要：现有的控制理论主要有经典控制理论，现代控制理论，相平面法，描述函数法，绝对稳定性理论，李亚普诺夫稳定性理论，输入输出稳定性理论，微分几何方法，微分代数方法，变结构控制理论，非线性系统的镇定设计，逆系统方法，神经网络方法，非线性频域控制理论，混沌动力学方法等。

这些理论各有自己的研究重点和优缺点。

本文对这些理论及其优缺点进行了论述并探讨了未来控制理论的发展趋势。

关键词：现有控制理论，优缺点，发展方向1经典控制理论控制理论的发展已经经过了近百年的历程，并在控制系统设计这一工程领域发挥着巨大的作用[1]。

例如，在现代社会的工业化进程，科学探索，国防军备的现代化，以及人们的日程生活中发挥着越来越大的作用。

迄今为止，控制理论已经经过了经典控制和现代控制理论阶段。

对于控制理论的发展，最早可追溯到两千年前，当时我国发明的指南车，水运仪象台等已经包含有自动控制的基本原理，这是控制理论的萌芽阶段。

随着科学技术与工业的发展，到十七十八世纪，自动控制技术逐渐应用到现代工业中。

例如1681年法国物理学家，发明家D.Papin发明了用作安全调节装置的锅炉压力调节器。

到1788年，英国人瓦特在他发明的蒸汽机上使用了离心调速器，解决了蒸汽机的速度控制问题，引起了人们对控制技术的重视，这是控制理论的起步阶段。

1868年，英国物理学家麦克斯韦通过对调速系统先行常微分方程的建立和分析解决了速度控制系统中出现的剧烈震荡的速度不稳定性问题，提出了简单的稳定性判据，开启了用数学方法研究控制系统的途径。

之后，数学家劳斯，赫尔维茨，奈奎斯特，伯德等人相继提出了各种控制方法。

这是控制理论的发展阶段。

1947年，控制论的奠基人美国数学家维纳出版了《控制论—关于在动物和机器中控制与通讯的科学》。

1948年，美国科学家伊万斯创立了根轨迹分析方法。

我国著名科学进钱学森于1954年出版了《工程控制论》。

控制理论发展历史综述一：20世纪40年代末-50年代的经典控制理论时期，着重解决单输入单输出系统的控制问题，主要数学工具是微分方程、拉氏变换、传递函数；主要方法是时域法、频域法、根轨迹法；主要问题是系统的稳、准、快。

二：20世纪60年代的现代控制理论时期，着重解决多输入多输出系统的控制问题，主要数学工具是以此为峰方程组、矩阵论、状态空间法主要方法是变分法、极大值原理、动态规划理论；重点是最优控制、随即控制、自适应控制；核心控制装置是电子计算机。

三：20世纪70年代之后的先进控制理时期，先进控制理论是现代控制理论的发展和延伸。

先进控制理论内容丰富、涵盖面最广，包括自适应控制、鲁棒控制、模糊控制、人工神经网络控制等。

经典控制理论经典控制理论适用于单输入、单输出的线性定常（参数不随时间而变）系统。

发展过程1.原始阶段中国，两千年前我国发明的指南车：一种开环自动调节系统，它利用差速齿轮原理，利用齿轮传动系统，根据车轮的转动，由车上木人指示方向。

不论车子转向何方，木人的手始终指向南方，“车虽回运而手常指南”。

2.起步阶段人类社会发展，有一个点把人类社会的发展分成两大部分，那就是工业革命。

18世纪中叶之前，不管你什么怎么划分人类社会也好（农业牧业手工业），社会的发展始终离不开人力，就是必须得有人亲自去做。

18世纪中叶之后，机器的出现，使得以机器取代了人力，所以称之为革命。

然后机器的出现变革了人类的整个历史，直至现代社会文明的如此进步。

工业革命的开始的标志为哈格里夫斯发明的珍妮纺纱机，而工业革命的标志是瓦特改良蒸汽机，为什么扯这么多？如果机器不能控制，那和工具又有什么区别？所以工业革命的标志是瓦特改良蒸汽机。

钱学森也在最新一版的工程控制论中提到技术革命。

1769年，控制思想首次应用于工业控制的是瓦特，发明用来控制蒸汽机转速的飞球离心控制器。

以后人们曾经试图改善调速器的准确性，却常常导致系统产生振荡。

1868年以前，这一百年来，自动控制装置的设计还出于“直觉”阶段，没有系统的理论指导，因此在控制系统的各项性能（稳、准、快）的协调方面经常出现问题。