《现代控制理论基础》第八章(5)
- 格式:pdf
- 大小:993.72 KB
- 文档页数:61
现代控制理论基础I、描述部分更多免费资料,尽在第一章系统描述引言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。
经典控制理论是建立在系统的输入-输出关系或传递函数的基础之上的,而现代控制理论以n个一阶微方程来描述系统,这些微分方程又组合成一个一阶向量-矩阵微分方程。
应用向量-矩阵表示方法,可极大地简化系统的数学表达式。
状态变量、输入或输出数目的增多并不增加方程的复杂性。
事实上,分析复杂的多输入-多输出系统,仅比分析用一阶纯量微分方程描述的系统在方法上稍复杂一些。
本文将主要涉及控制系统的基于状态空间的描述、分析与设计。
本章将首先给出状态空间方法的描述部分。
将以单输入单输出系统为例,给出包括适用于多输入多输出或多变量系统在内的状态空间表达式的一般形式、线性多变量系统状态空间表达式的标准形式(相变量、对角线、Jordan、能控与能观测)、传递函数矩阵,以及利用MATLAB进行各种模型之间的相互转换。
第二章将讨论状态反馈控制系统的分析方法。
第三章将给出几种主要的设计方法。
本章节为控制系统状态空间分析的引言。
节介绍传递函数的状态空间表达式,并给出状态空间表达式的各种标准形。
节讨论用MATLAB进行系统模型的转换(如从传递函数变换为状态空间模型等)。
参考教材本讲义的主要参考教材[1][美]Katsuhiko Ogata着,卢伯英,于海勋等译,《现代控制工程》(第三版),电子工业出版社,2000年。
[2]郑大钟编着,《线性系统理论》,清华大学出版社,1990年。
[3]常春馨主编,《现代控制理论基础》,机械工业出版社,1988年。
其他参考教材[4][日]绪方胜彦着,卢伯英等译,《现代控制工程》,科学出版社,1972年。
[5]王照林等编,《现代控制理论基础》,国防工业出版社,1981年。
《现代控制理论》课程教案第一章:绪论1.1 课程简介介绍《现代控制理论》的课程背景、意义和目的。
解释控制理论在工程、科学和工业领域中的应用。
1.2 控制系统的基本概念定义控制系统的基本术语,如系统、输入、输出、反馈等。
解释开环系统和闭环系统的区别。
1.3 控制理论的发展历程概述控制理论的发展历程,包括经典控制理论和现代控制理论。
介绍一些重要的控制理论家和他们的贡献。
第二章:数学基础2.1 线性代数基础复习向量、矩阵和行列式的基本运算。
介绍矩阵的特殊类型,如单位矩阵、对角矩阵和反对称矩阵。
2.2 微积分基础复习微积分的基本概念,如极限、导数和积分。
介绍微分方程和微分方程的解法。
2.3 复数基础介绍复数的基本概念,如复数代数表示、几何表示和复数运算。
解释复数的极坐标表示和欧拉公式。
第三章:控制系统的基本性质3.1 系统的稳定性定义系统的稳定性,并介绍判断稳定性的方法。
解释李雅普诺夫理论在判断系统稳定性中的应用。
3.2 系统的可控性定义系统的可控性,并介绍判断可控性的方法。
解释可达集和可观集的概念。
3.3 系统的可观性定义系统的可观性,并介绍判断可观性的方法。
解释观测器和状态估计的概念。
第四章:线性系统的控制设计4.1 状态反馈控制介绍状态反馈控制的基本概念和设计方法。
解释状态观测器和状态估计在控制中的应用。
4.2 输出反馈控制介绍输出反馈控制的基本概念和设计方法。
解释输出反馈控制对系统稳定性和性能的影响。
4.3 比例积分微分控制介绍比例积分微分控制的基本概念和设计方法。
解释PID控制在工业控制系统中的应用。
第五章:非线性控制理论简介5.1 非线性系统的特点解释非线性系统的定义和特点。
介绍非线性系统的常见类型和特点。
5.2 非线性控制理论的方法介绍非线性控制理论的基本方法,如反馈线性化和滑模控制。
解释非线性控制理论在实际应用中的挑战和限制。
5.3 案例研究:倒立摆控制介绍倒立摆控制系统的特点和挑战。
解释如何应用非线性控制理论设计倒立摆控制策略。