现代控制理论-北京工商大学计算机与信息工程学院

高等数学AdvancedMathematics内容提要：高等数学是高等学校理工科专业的一门必修的重要基础课。

通过这门课程的学习，使学生系统地获得函数、极限、连续、一元函数微积分、向量代数与空间解析几何、多元函数微积分、曲线积分与曲面积分、微分方程和无穷级数的基本知识。

一方面，它为学生学习后继课和解决实际问题提供必不可少的数学基础知识及常用的数学方法；另一方面，它通过各个教学环节，逐步培养学生具有比较熟练的基本运算能力和自学能力、综合运用所学知识去分析和解决问题的能力、初步抽象概括问题的能力以及一定的逻辑推理能力。

线性代数LinearAlgebra先修课程：高等数学内容提要：本课程属于工程数学，主要学习行列式，矩阵，线性方程组，线性二次型等知识。

概率与数理统计ProbabilityTheoryandMathematicalStatistics 先修课程：高等数学内容提要：本课程内容分三个部分。

概率论部分作为基础部分。

数理统计部分主要讲述参数估计和假设检验，并介绍了方差分析和回归分析。

随机过程部分，主要讨论平稳随机过程。

复变函数与积分变换ComplexVariableFunctionandIntegralTransform先修课程：高等数学内容提要：复变函数又称复分析，是实变函数微积分的推广与发展。

积分变换是通过积分运算把一个函数变成另一个函数的变换。

本课程将学习复数与复变函数，解析函数，复变函数的积分，解析函数的级数表示，付里叶变换及拉普拉斯变换等内容。

大学物理CollegePhysics先修课程：高等数学内容提要：该课程将学习的内容有力学，热学，电场和磁场理论（包括真空中的静电场，导体和电介质中的静电场，电磁感应，电磁场等），振动和波动等。

普通物理实验GeneralPhysicalExperiment先修课程：普通物理内容提要：普通物理实验是非物理专业的必修课程，是学生进入大学后受到系统试验方法和实验技能训练的开端。

北京市考研控制科学与工程复习资料控制理论与智能控制技术实践讲解北京市考研控制科学与工程复习资料——控制理论与智能控制技术实践讲解控制科学与工程是一门综合性学科，主要研究系统的建模、分析和控制方法，以及利用计算机和智能技术解决实际控制问题的理论和方法。

作为控制科学与工程的一部分，控制理论与智能控制技术是考研考试中的重要内容之一。

本文将为考生们提供一些关于控制理论与智能控制技术实践的资料和讲解，以帮助考生们系统地复习与准备考研。

一、控制理论概述控制理论是控制科学与工程的核心理论。

它研究如何通过系统的输入与输出之间的关系对系统进行控制，以实现预期的目标。

控制理论又可分为经典控制理论和现代控制理论两个方面。

1. 经典控制理论经典控制理论主要研究线性时不变系统和连续时间系统的控制方法。

其中，著名的控制方法包括比例控制、积分控制、微分控制、PID控制等。

这些方法利用数学建模和系统分析的原理，设计出可以稳定系统、减小系统响应时间和减小系统误差的控制器。

2. 现代控制理论现代控制理论主要研究非线性系统、时变系统和离散时间系统的控制方法。

在现代控制理论中，研究者们提出了诸如状态空间法、根轨迹法、频率域法等一系列新的理论和方法，用于解决更为复杂的系统控制问题。

现代控制理论在控制精度、鲁棒性和自适应性方面较经典控制理论具有明显的优势。

二、智能控制技术实践智能控制技术是应用智能计算和智能算法进行系统控制的一种方法。

它结合了控制理论和人工智能技术，旨在通过人工智能算法来提高系统的自学习和自适应能力。

1. 模糊控制模糊控制是一种基于模糊逻辑和模糊推理的控制方法。

它通过将人类专家的经验知识转化为模糊规则，并结合系统输入与输出之间的模糊关系进行控制。

模糊控制在处理模糊和不确定信息方面具有一定的优势，适用于一些复杂且非精确的系统控制问题。

2. 神经网络控制神经网络控制是一种模拟人脑神经网络结构和功能的控制方法。

它通过训练神经网络来建立系统的输入与输出之间的映射关系，并利用训练好的神经网络进行实时控制。

信息工程学院（03）1信息工程学院实验中心(0301)简介:信息工程学院实验中心成立于1995年，由原北京轻工业学院自动化工程系各个专业实验室合并组建，由学院统一领导管理。

信息工程学院实验中心位于北京工商大学东校区耕耘楼内，现设有电类基础实验室、计算机硬件综合实验室、EDA技术实验室、电子实习基地、自动化工程专业实验室、电气技术专业实验室、信息工程专业实验室、电子科学技术专业实验室、64位机实验室等18个实验室，实验用房的总建筑面积超过1300平方米。

教学、科研仪器设备近3200台（件），总值达1100万元。

部分实验室拥有局域网络连接，并与校园网相连。

近两年来在市教委和学校的大力支持下，投入资金近500多万，新增仪器设备760多台（件）。

在扩大原实验室设备的基础上，又更新了一批性能优良技术先进的实验室设备，使得专业基础实验室达到30-60组的实验规模，从而使实验室的设备完好率、实验开出率有了很大程度的提高，满足了本科教学需要。

实验室由原来的模拟性、验证性实验向综合性、设计型实验的方向发展，有些实验已实现计算机辅助设计和实际操作性实验相结合的综合性实验。

实验室现有专职实验技术人员11名，其中具有高级职称实验技术人员3名、中级职称实验技术人员8名。

2实验室面向全校开放，是全校学生重要的实践教学基地。

本中心主要承担信息工程学院各专业所有研究生、本科生的实验教学任务及本科生的课程设计、毕业设计、研究生的论文设计等任务。

电子实习基地，承担全校工科各个专业的电子工艺实习任务。

本实验中心可开设电路原理、模拟电子技术、数字、高频电子技术、EDA/CPLD/FPGA可编程技术技术、嵌入式单片机系统技术、计算机原理及应用、接口技术、DSP数字信号处理、通信原理、自动控制理论、现代控制理论、检测技术与仪表、计算机控制系统、计算机通信网络、DCS集散控制系统、过程控制系统、电力电子技术、商业自动化、运动控制系统、电机与电力拖动基础、电机与控制、电气控制及可编程序控制器、楼宇自动化、网络及综合布线系统等课程的实验教学及课程设计。

控制理论的发展与一些存在的问题段志生北京大学工学院什么是自动化？一般是指生产、管理和科研过程中，在没有人的直接干预下，通过一定的技术装置，就能达到预定的目标。

其中有关的技术装置，就是自动控制装置。

控制理论－自动化的基础自然科学－－认识世界控制－－改造世界北京大学一、控制论的产生与发展社会背景现代社会的生产和管理对于高度自动化水平的需要数学分析, 微分方程, 统计数学, 信息科学社会一旦有技术上的需要，则这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进。

——恩格斯标志二战期间，维纳参加了火炮控制和电子计算机的研制工作。

1948年维纳发表了著名的《控制论—关于在动物和机器中控制和通讯的科学》标志着控制论作为一门科学诞生。

1、我国古代、近代的自动化装置北京大学及其反映的控制思想李约瑟中国科学技术史北京大学瓦特离心式调速器1787年J.C. Maxwell 1868年发表论文“论调速器”对反馈作了理论论述，并从数学上作了探讨。

2、直接推动近代科技发展的调速器北京大学3、控制论的基本概念和方法（1）目的有无目的是区分人与机器的根本问题, 目的论与机械论的根本对立.（2）行为、控制为了改善某个对象的功能，需要获得并使用信息，以这种信息为基础而选出的，加于该对象上的作用。

（3）黑箱——灰箱——白箱“知人知面不知心”输入输出中医“望、闻、问、切”（1）按偏差进行补偿的系统特点：系统中至少有一个将输出量加以回输的闭合环路，是具有反馈的闭环系统。

（2）按扰动进行调节的系统特点：输入量按负荷的变化而成比例的改变以趋近目标值，是开环系统，抗干扰能力差。

基本控制思想二、技术层次控制科学的发展1、自动化的实现一般自动控制系统的结构图2、控制论的应用与主要分支1、工程控制论控制论在工程技术方面（机械的、电机的和电子的自动控制系统）上的运用。

又称自动控制理论，或简称控制理论（control theory）我国著名科学家钱学森1954年在美国出版了《工程控制论》一书。

控制科学与工程是一门研究控制的理论、方法、技术及其工程应用的学科。

它是20世纪最重要的科学理论和成就之一，它的各阶段的理论发展及技术进步都与生产和社会实践需求密切相关。

11世纪我国北宋时代发明的水运仪象台就体现了闭环控制的思想。

到18世纪，近代工业采用了蒸汽机调速器。

但直到20世纪20年代逐步建立了以频域法为主的经典控制理论并在工业中获得成功应用，才开始形成一门新兴的学科——控制科学与工程。

此后，经典控制理论继续发展并在工业中获得了广泛的应用。

在空间技术发展的推动下，50年代又出现了以状态空间法为主的现代控制理论，并相继发展了若干相对独立的学科分支，使本学科的理论和研究方法更加丰富。

60年代以来，随着计算机技术的发展，许多新方法和技术进入工程化、产品化阶段，显著加快了工业技术更新的步伐。

在控制科学发展的过程中，模式识别和人工智能与控制相结合的研究变得更加活跃；由于对大系统的研究和控制学科向社会、经济系统的渗透，形成了系统工程学科。

特别是近20年来，非线性及具有不确定性的复杂系统向“控制科学与工程”提出了新的挑战，进一步促进了本学科的迅速发展。

目前，本学科的应用已经遍及工业、农业。

交通、环境、军事、生物、医学、经济、金融、人口和社会各个领域，从日常生活到社会经济无不体现本学科的作用。

控制科学以控制论、信息论、系统论为基础，研究各领域内独立于具体对象的共性问题，即为了实现某些目标，应该如何描述与分析对象与环境信息，采取何种控制与决策行为。

它对于各具体应用领域具有一般方法论的意义，而与各领域具体问题的结合，又形成了控制工程丰富多样的内容。

本学科的这一特点，使它对相关学科的发展起到了有力的推动作用，并在学科交叉与渗透中表现出突出的活力。

例如：它与信息科学和计算机科学的结合开拓了知识工程和智能机器人领域。

与社会学、经济学的结合使研究的对象进入到社会系统和经济系统的范畴中。

与生物学、医学的结合更有力地推动了生物控制论的发展。

北京工业大学421自动控制原理复试：1、电子技术 2、计算机原理北京航空航天大学[双控] 432控制理论综合或433控制工程综合[检测] 433控制工程综合或436检测技术综合[系统] 431自动控制原理或451材料力学或841概率与数理统计[模式] （自动化学院）433控制工程综合或436检测技术综合、（宇航学院）423信息类专业综合或431自动控制原理或461计算机专业综合[导航] （自动化学院）432控制理论综合或433控制工程综合、（宇航学院）431自动控制原理复试：无笔试。

1) 外语口语与听力考核；2) 专业基础理论与知识考核；3) 大学阶段学习成绩、科研活动以及工作业绩考核；4) 综合素质与能力考核北京化工大学440电路原理复试：综合1(含自动控制原理和过程控制系统及工程)、综合2(含自动检测技术装置和传感器原理及应用)、综合3(含信号与系统和数字信号处理)注：数学可选择301数学一或666数学（单）北京交通大学[双控/检测]404控制理论[模式]405通信系统原理或409数字信号处理复试：[电子信息工程学院双控]常微分方程[机械与电子控制工程学院检测]综合复试（单片机、自动控制原理）[计算机与信息技术学院模式] 信号与系统或操作系统北京科技大学415电路及数字电子技术(电路70%，数字电子技术30%)复试： 1.数字信号处理 2.自动控制原理 3.自动检测技术三选一北京理工大学410自动控制理论或411电子技术（含模拟数字部分）复试：微机原理+电子技术（初试考自动控制理论者）、微机原理+自动控制理论（初试考电子技术者）、运筹学+概率论与数理统计。

北京邮电大学[双控][模式]404信号与系统或410自动控制理论或425人工智能[检测]407电子技术或410自动控制理论复试：[双控]数据结构控制与智能[模式]微机原理数字电路与逻辑设计人工智能[检测]1.控制工程基础 2.检测技术与测试信号处理 3.微机原理与接口技术（三选二）重庆大学[光电工程学院]微机原理及应用、[自动化学院]444微型计算机原理、445自动控制原理复试：[光电工程学院]大学物理(电磁学部分)、[自动化学院]自动化专业基础综合考试（古典控制与计算机控制基础任选一）大连理工大学404高等代数、453信号与系统（含随机信号20%）、454自动控制原理(含现代20%) 三选一复试：①《计算机原理》+ ②《检测技术及仪表》 +③《电路理论》综合，①40%②30%③30%第二炮兵工程学院自控原理（含电子技术）复试：学科专业综合课考试（笔试）电子科技大学418数字电路或436自动控制原理复试：《微机原理》东北大学[双控/导航]838自动控制原理复试：综合知识一（1.电路原理部分30%，2. 微机原理部分30%，3.计算机控制系统部分40%），综合知识二（1. 线性代数40%，2. 微分方程40%，3. 概率论20%），考生二选一[检测]837检测技术或838自动控制原理复试：综合知识（1、单片机原理及接口技术50%，2、单片机C语言程序设计50%）：[系统]838自动控制原理或843C语言程序设计与数据结构复试：综合知识一：包括：1、电路原理部分30% 2、微机原理部分30%，3、计算机控制系统部分40%；综合知识二：包括：1、数据库40%2、软件工程30%，3、计算机网络30%考生二选一[模式]838自动控制原理复试：综合知识（1、微机原理50%，2、计算机控制系统部分50%）东华大学424自动控制理论或425电路原理或426微型计算机原理及应用复试笔试科目：[双控/智能/系统]现代控制理论基础或计算机控制技术 [检测]电子技术或计算机控制技术东南大学934电路或981自动控制原理或933高等代数(选933科目限招5人)复试笔试科目：选934考自动控制原理；选981考电路；选933考概率论及常微分方程复试条件：自动控制系 53/80/340 (总分>=380分，单科（限一门）可降2分福州大学412电路及自动控制理论复试科目：现代控制理论广东工业大学[双控/检测/模式](427)自控原理或(431)微机原理(自)或(432)电子技术(自)[系统工程](427)自控原理或(431)微机原理(自)或(433)数据库(自)]复试：初试未选考的另外两门专业课国防科学技术大学自动控制原理（416）复试：A、电子技术基础（514）B、微机原理（515）注：A、B选一哈尔滨工程大学[双控/检测/模式/导航]412 自动控制原理复试：微机原理及应用[系统] 413微机原理及应用复试：①自动控制原理②运筹学二门任选其一哈尔滨工业大学401控制原理（覆盖现代控制理论）复试：电路+电子技术+自动控制元件各1/3合肥工业大学[双控]自动控制原理 [检测]电子技术（包括模电、数电）复试：微机原理河海大学[双控]422电路或478数字电路与模拟电路复试科目：969 自动控制原理、微机原理与接口技术[检测]422电路或427自动控制原理基础复试科目：963 微机原理与接口技术[模式]422电路或438数据结构及程序设计复试科目：935 操作系统、编译原理、数据库原理湖南大学425微机原理及应用复试专业课：897自动控制原理华东理工大学415微机原理或416控制原理复试：a)微机原理（初试选考控制原理者），b)控制原理（初试选考微机原理者）华南理工大学[双控/检测/模式]433自控基础综合(含自动控制原理、现代控制理论)复试：931自动控制系统(运动控制或过程控制)和微机原理及应用[系统工程]433自控基础综合(含自动控制原理、现代控制理论)或434应用数学基础(含概率论、常微分方程)复试：931自动控制系统(运动控制或过程控制)和微机原理及应用或933数学综合(线性代数、数学分析) 华中科技大学[控制系]428运筹学 429自动控制原理（经典控制理论、现代控制理论）[图像所]424 信号与线性系统 429自动控制原理（含经典控制理论、现代控制理论） 431电子技术基础432数据结构 434计算机组成原理 438物理光学复试：[控制系]专业综合考试。

控制理论与控制工程控制理论与控制工程是控制科学与工程一级学科的基础和核心。

现代工业正向复杂化、高速化、大型化、网络化发展，面临大量复杂的控制对象和越来越高的控制性能要求，需要先进的复杂系统建模与控制技术；控制、优化、调度、管理、决策一体化的企业综合自动化理论与技术；鲁棒控制、自适应控制等先进控制理论；网络化环境下的复杂工业过程故障诊断与监测技术等。

本学科在进行上述领域理论研究的同时，还通过多学科的交叉和融合研究基于人工智能、神经网络、小波分析等多种建模、控制、优化技术和算法，而且着重致力于解决工业实际中的重大关键技术问题。

该学科为浙江省重点学科，2003年获博士学位授予权、1995年获硕士学位授予权。

经过多年的努力发展，在各个研究方向上均达到了国内领先水平，本学科现有教授7名，副教授12名，具有博士学位的教师10名，享受国务院“政府特殊津贴”的教师1名，入选“浙江省跨世纪学术技术带头人培养人员”的教师3名，入选“浙江省高校中青年学科带头人”的教师4名。

近年来，本学科承担国家自然科学基金、国家863计划以及国家教育部、省科技攻关、自然科学基金等项目50余项，成果达到国际先进水平，获省部级科技进步奖10项。

有30余项科研成果获得应用，取得了显著的经济和社会效益。

在国际自动控制著名杂志和学术会议以及国家一级学术刊物上发表200多篇论文，出版学术专著5部，60多篇论文被SCI、EI等收录。

目前在自动控制理论、计算机控制与智能自动化等方面的研究成果达到国际先进水平。

学科负责人：王万良教授导航、制导与控制该学科现有教授6名，副教授9名，具有博士研究生学历的教师12名，入选“浙江省跨世纪学术技术带头人培养人员”的教师3名，入选“浙江省高校中青年学科带头人”的教师4名。

近年来，本学科承担国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金、国家863计划以及国家教育部、浙江省科技攻关、浙江自然科学基金等项目30余项，出版学术专著4部，在国内外权威学术期刊和会议上发表学术论文300多篇，被SCI、EI等收录100余篇次。

现代控制理论_哈尔滨工程大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.已知线性定常系统如下所示，下面说法错误的是（）【图片】参考答案:引入状态反馈后，不改变系统的能观测性。

2.串联组合系统的传递函数矩阵为各串联子系统的传递函数矩阵之和。

参考答案:错误3.在最优控制问题中，如果系统的性能指标是状态变量和控制变量的二次型函数，则称为线性二次型最优控制问题，简称LQ（Linear Quadratic）问题。

参考答案:错误4.用不大的控制能量，使系统输出尽可能保持在零值附近，这类问题称为输出调节器问题。

参考答案:正确5.研究系统控制的一个首要前提是建立系统的数学模型，线性系统的数学模型主要有两种形式，即时间域模型和频率域模型。

参考答案:正确6.现代控制理论以多变量线性系统和非线性系统作为研究对象，以时域法，特别是状态空间方法作为主要的研究方法。

参考答案:正确7.1892年俄国数学家李亚普诺夫发表了论文《运动稳定性的一般问题》，用严格的数学分析方法全面地论述了稳定性问题。

参考答案:正确8.经典控制理论以单变量线性定常系统作为主要的研究对象，以时域法作为研究控制系统动态特性的主要方法。

参考答案:错误9.下述描述中哪些作为现代控制理论形成的标志（）参考答案:用于系统的整个描述、分析和设计过程的状态空间方法._最优控制中的Pontriagin极大值原理和Bellman动态规划。

_随机系统理论中的Kalman 滤波技术。

10.内部稳定性表现为系统的零初态响应，即在初始状态恒为零时，系统的状态演变的趋势。

参考答案:错误11.系统矩阵A所有特征值均具有负实部是线性时不变系统渐近稳定的充要条件。

参考答案:正确12.从物理直观性看，能观测性研究系统内部状态“是否可由输入影响的问题”。

参考答案:错误13.由系统结构的规范分解所揭示，传递函数矩阵一般而言只是对系统结构的不完全描述，只能反映系统中的能控能观测部分.参考答案:正确14.下面论述正确的是（）参考答案:李亚普诺夫意义下渐近稳定等同于工程意义下稳定。

第一章 控制系统的状态空间描述1-1 求图示网络的状态空间表达式，选取C u 和i 为状态变量。

RL +1-2 已知系统微分方程，试将其变换为状态空间表达式。

（1）u y y y y 2642=+++（2）u u y yy 237+=++（3）u u u y y yy 23745++=+++（4）u u u u y y y y 81786116+++=+++1-3试画出如图所示系统的状态变量图，并建立其状态空间表达式。

1-4 已知系统的传递函数，试建立其状态空间表达式，并画出状态变量图。

（1）61161)(232+++++=s s s s s s G （2）6513)(22++++=s s s s s G（3）)3()1(4)(2++=s s s s G （4）13332)(232+++++=s s s s s s G1-5 已知系统233)()(2+++=s s s s U s Y ，试求其能控标准型和对角标准型。

1-6 已知系统传递函数，试用并联法求其状态空间表达式。

（1）61161)(23+++=s s s s G （2）2545)(23+++=s s s s G1-7 试求下列状态方程所定义系统的传递函数。

⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡21212121211001101142510x x y y u u x x x x1-8 试将下列状态方程化为对角标准型。

（1）u(t)x(t)(t)x⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=106510（2）u(t)x(t)(t)x ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=1751326712203010（3）u(t)x(t)(t)x ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=01161161000101-9 试将下列状态方程化为约当标准型。

（1）u(t)x(t)(t)x⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=102112（2）u(t)x(t)(t)x ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=357213*********（3）u(t)x(t)(t)x ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=100452100010第二章 线性控制系统状态空间表达式的解2-1 试求下列系统矩阵A 对应的状态转移矩阵。