现代控制理论综述—课程论文

论文题目现代控制理论综述姓名***学号***学科(专业)***所在学院机械工程学院任课教师***提交日期***I目录摘要...............................................................................................................................1Abstract..........................................................................................................................11绪论............................................................................................................................21.1现代控制理论.........................................................................................21.2现代控制理论的发展历程.....................................................................21.3现代控制理论与经典控制理论的异同.................................................32现代控制理论的基本内容.......................................................................................52.1线性系统理论.........................................................................................52.2非线性系统理论.....................................................................................52.3最优控制理论.........................................................................................62.4最优估计理论.........................................................................................62.5随机控制理论.........................................................................................62.6适应控制理论.........................................................................................72.7系统辨识理论........................................................................................73现代控制理论的其他研究方向................................................................................83.1智能控制.................................................................................................83.2鲁棒性分析与鲁棒控制.........................................................................83.3模糊控制.................................................................................................93.4神经网络控制.........................................................................................93.5实时专家控制.........................................................................................93.6分布参数系统控制...............................................................................103.7预测控制...............................................................................................104现代控制理论的发展趋势和展望.........................................................................114.1现代控制理论的发展趋势...................................................................114.2现代控制理论的前景展望...................................................................115参考文献.................................................................................................................131摘要本文首先介绍了现代控制理论的发展历程以及现代控制理论和经典控制理论二者的异同点，然后介绍了现代控制技术的基本内容,之后又对现代控制理论目前研究的一些方向作了简要说明，包括智能控制、鲁棒控制、模糊控制、神经网络控制及实时专家控制等。最后总结了现代控制技术的发展特点以及发展趋势。关键词:现代控制理论控制概述发展内容AbstractThepaperintroducesthedevelopmentprocessofmoderncontrolatfirst.Andthenitcomparesthedifferencesandsimilaritiesbetweenmoderncontrolandclassicalcontrol.Besides,itintroducesthebasiccontentofmoderncontroltechnologyandsomenewresearchdirections,suchusIntelligentcontrol,robustcontrol,fuzzycontrol,neuralnetworkcontrolandreal-timeexpertcontrol,etc.Atlast,thispaperpointesoutthedevelopmentcharacteristicsanddevelopmenttrendofmoderncontroltechnology.Keywords:moderncontroltechnologycontroloverviewdevelopmentcontent21绪论1.1现代控制理论现代控制理论是在经典控制理论基础上逐步发展起来的，建立在状态空间法基础上的一种控制理论，研究多输入多输出、变参数、非线性、高精度、高效能等控制系统的分析与设计问题，是自动控制理论的一个主要组成部分。其内容包括：线性系统的状态空间理论、非线性系统理论、最优估计与最优滤波、最优控制理论、随机控制理论、适应控制理论、系统辨识理论、鲁棒控制以及自适应控制等。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[1]。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。1.2现代控制理论的发展历程现代控制理论是在20世纪50年代中期迅速兴起的空间技术的推动下发展起来的，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。在二十世纪五十年代末开始，随着计算机的飞速发展，推动了核能技术、空间技术的发展。这类控制问题十分复杂，众所周知，经典控制理论有严重的局限性，表现主要有三：1）经典控制理论局限于线性定常系统。2）经典控制理论局限于SISO（SingleInput-SingleOutput）系统。3）经典控制理论中多数问题的处理方法比较适合于理论工作者而不是工程师，而且经典控制理论的设计是用尝试法进行的，此很难得到最优控制[2]。1958年，苏联科学家庞特里亚金提出了名为极大值原理的综合控制系统的新方法。在这之前,美国学者R.贝尔曼于1954年创立了动态规划,并在1956年应用于控制过程。他们的研究成果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。31960～1961年，美国学者卡尔曼和布什建立了卡尔曼-布什滤波理论,因而有可能有效地考虑控制问题中所存在的随机噪声的影响，把控制理论的研究范围扩大，包括了更为复杂的控制问题。几乎在同一时期内，贝尔曼、卡尔曼等人把状态空间法系统地引入控制理论中，并提出了可控性和可观测性的新概念。状态空间法对揭示和认识控制系统的许多重要特性具有关键的作用。其中能控性和能观测性尤为重要，成为控制理论两个最基本的概念。在这一时期内，罗森布洛克（H.H.Rosenbrock）、欧文斯（D.H.Owens）和麦克法轮（G.J.MacFarlane）研究了使用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基础。到60年代初，一套以状态空间法、极大值原理、动态规划、卡尔曼-布什滤波为基础的分析和设计控制系统的新的原理和方法已经确立，这标志着现代控制理论的形成。20世纪70年代奥斯特隆姆（瑞典）和朗道（法国，L.D.Landau）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理论的发展也大大丰富了现代控制理论的内容。20世纪70年代末至今，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。大系统理论是用控制和信息的观点，研究各种大系的结构方案、总体设计中的分解方法和协调等问题的技术基础理论。智能控制理论是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。复杂系统理论是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的理论。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，如卫星等太空器升空过程控制、远洋船探索、高精度导弹的精确制导等[3]。1.3现代控制理论与经典控制理论的异同从经典控制论发展到现