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現代控制理論基礎有哪些

發布時間: 2022-04-03 13:39:53

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書名:現代控制理論基礎例題與習題

作者:尤昌德

出版社:電子科技大學出版社

出版年份:1991-6

頁數:349


㈡ 現代控制理論基礎的圖書信息3

前言
緒論
第一章 線性系統的狀態空間描述
第一節 狀態空間分析法
第二節 狀態結構圖
第三節 狀態空間描述的建立
第四節 化輸入-輸出描述為狀態空間描述及其幾種標准型式
第五節 由狀態空間描述求傳遞函數
第六節 離散時間系統的狀態空間描述
第七節 狀態向量的線性變換
習題
第二章 線性系統的運動分析
第一節 狀態方程的齊次解(自由解)
第二節 狀態轉移矩陣
第三節 線性系統的運動分析
第四節 連續系統的時間離散化
第五節 線性離散系統的運動分析
習題
第三章 線性系統的能控性與能觀測性
第一節 能控性定義
第二節 能控性判據
第三節 能觀測性及其判據
第四節 離散系統的能控性與能觀測性
第五節 能控性與能觀測性的對偶關系
第六節 能控標准型與能觀測標准型
第七節 系統的結構分解
第八節 傳遞函數陣的實現問題
第九節 能控性和能觀測性與傳遞函數零極點的關系
習題
第四章 控制系統的穩定性分析
第一節 動態系統的外部穩定性
第二節 動態系統的內部穩定性
第三節 李雅普諾夫判穩第一方法
第四節 李雅普諾夫判穩第二方法
第五節 李雅普諾夫方法在線性系統中的應用
習題
第五章 線性定常系統的綜合
第一節 線性反饋控制系統的基本結構
第二節 帶輸出反饋系統的綜合
第三節 帶狀態反饋系統的綜合
第四節 狀態重構與狀態觀測器的設計
第五節 帶觀測器狀態反饋系統的綜合
第六節 解耦控制系統的綜合
習題
參考文獻

㈢ 現代控制理論的基礎是什麼沒有學過經典控制理論可以修這門課么

這門課涉及數學知識很多,經典控制理論是基礎,經典控制主要針對單迴路,現代控制主要針對多輸入多輸出,所以最好有經典的基礎。還有一個必要的基礎是矩陣論。

㈣ 《現代控制理論》,本科上的汽車,研究生來了開的這門課,感覺聽不懂啊,請教一下可以看哪些基礎書輔導

自動控制原理你可以看下,這個是基礎。
然後可能矩陣論或者線性代數你得好好看看,這個也很重要。

㈤ 有哪些入門類的控制論書籍

1.經典控制部分。
其實個人感覺,最有用的還是經典控制理論,畢竟現實中要處理的大部分系統還是siso的,都在一定范圍內可以看成是近似線性的,在線性系統中設計控制器的方法簡單而且有效,當控制器的增益足夠大時是可以比較好的抑制建模誤差和干擾的,在大部分場合是足夠的。

中文版的書最著名的就是胡壽松版《自動控制原理》和清華版《自動控制原理》吧。清華版的理論性比較強文字論述比較少,胡壽松版的相反。建議信號與系統基礎不太好的看胡壽松版,清華版的最進階使用。如果是偏向理論的數學好的,看清華版的會更自然。

英文版的
GF Franklin, JD Powell, Feedback Control of Dynamic Systems
Ogata, Katsuhiko. Modern control engineering
這兩本是國外講自動控制原理最常見的教材,覺得都很好,各有千秋。當然了這兩本書也都涵蓋了現代控制理論的內容。覺得最大的好處就是和實際工程背景結合的比較好,引入新的概念的時候,舉了大量的例子來做鋪墊,相比中文版的教材,弱化了一些數學上的證明,強調結論。推薦給英文基礎好的讀者,比中文版更容易入門。

特別給機械專業,要學控制理論的同學們推薦的一本書:
William J. Palm System Dynamics
完全是從一個學機械的人的角度來寫的書,開篇先講的是動力學,然後講控制的部分特別有意思,是先講頻域分析,再講時域,然後再引入反饋的概念。舉例子都是拿機械裝置來的,控制器設計的數學證明比較少,側重於結論。適合機械專業要搞簡單運動控制入門。

2.現代控制理論
中文版的只看過鄭大鍾的《線性系統》。也是理論論述很嚴謹,比如說能控性和能觀性到底怎麼證明的,還有國外的教材上不常見的李雅普諾夫穩定性定理的證明,對偶系統等等。我更多的會拿這一本做參考書,對於自己理論上沒有把握的東西在這本書上找參考。

上面說的那兩本經典的英文版都包含了現代控制理論。除此之外特別推薦的一本書是:
Brogan - Modern Control Theory
講的深入淺出,覆蓋的非常全。

再就是值得一提的一本書是
Thomas Kailath , Linear Systems.
也算是一本參考書吧,需要好的基礎。老師對這本書的評價是:人們總以為自己非常懂線性系統,但是這本書會告訴你你還有很多不懂的。

3.數字控制
推薦一本
Franklin, Gene F., J. David Powell, and Michael L. Workman. Digital control of dynamic systems
畢竟很多控制演算法都是要靠數字實現的。這一本書是我強烈推薦給搞數字控制的,也是深入淺出。最一開始並沒有著急去寫離散變換,而是舉了很多例子,告訴讀者怎麼用直接的結論來實現在連續域設計的控制器。
中文版的數字控制還是叫計算機控制來著,看過一本,記不得作者了。

㈥ 怎麼自學《現代控制理論》

1、現代控制理論的學習策略

俗話說的好,興趣是最好的老師。然而從狀態空間表達式開始,就從沒有離開過大量復雜的數學公式和生硬的理論,這些內容是十分生硬枯燥的,記得自己看書的時候經常看著看著就犯困了。

首先,必須有較好的數學基礎。由於現代控制理論這門課裡面有大量的數學公式和數學推導過程,沒有扎實的餓數學基礎顯然是學不好這門課的。只有理解數學表達式的含義之後才可能對理論有更深層次的理解。

其次,基於自己的專業背景,要結合自己所在課題組的研究項目,在學習過程中盡可能的把課堂上學習到的知識技能應用到課題項目中來。這樣無疑可以更好地、更有目的性的學習該門課程。

最後,再學習過程中要注重控制工程的背景和意義,不用過於追究理論推導,突出現代控制理論中基本概念、性質的工程含義。例如,可以利用能量的增加或衰減來分析系統的穩定性,從而引出了反映系統能量的李雅普諾夫函數概念;通過分析影響系統性能的因素,歸納出系統的極點是影響系統穩定性和動態性能的關鍵,從而提出極點配置的控制問題等。

2、現代控制理論的學習方法

首先,學習現代控制理論要有選擇性。由於在本科期間已經學習過了機械工程式控制制這門課,並且現代控制理論課程的課時也不多有必要有選擇性的重點學習一些與平時科研項目相關的內容。以自己為例,所在實驗室主要從事的機電一體化的研發工作,控制理論是必不可少的一門基礎課程,在學習較為熟悉的控制應用案例和問題(如PLC、PID控制等)時,需要從這些控制現象、需求的分析入手,逐漸進入到問題的物理本質和在現代控制中的描述與求解方法,從而建立起機械工程中的實際控制問題與現代控制理論的關聯。在學習過程中,通過所提出機械控制問題的系統深化,揭示這些表面上獨立的理論學習內容之間的必然聯系和規律,這樣可以幫助發現隱含在這些基本概念、方法背後的問題求解模式,從而使所學知識結合到課題中的實踐去。

其次,要用數學數學建模的方法來解決現代控制理論的實際問題。對現代控制理論來說,首先遇到的問題是將實際系統抽象為數學模型,有了數學模型,才能有效地去研究系統的各個方面。許多機電系統、經濟系統、管理系統常可近似概括為線性系統。線性系統和力學中質點系統一樣,是一個理想模型,理想模型是研究復雜事物的主要方法,是對客觀事物及其變化過程的一種近似反映。現代控制論從自然和社會現象中抽象出的理想模型,用狀態空間方法表示,再作理論上的探討。

最後,在學習現代控制理論這門課時,要沿著邏輯思路,逐步深入理解,而不是僅僅注重思維的結果,在學習中還不斷提出「疑團」,然後去尋求解答。比如,一些定理的逆命題是否成立? 成立就證明,否則舉反例。若不成立,則加什麼條件可使之成立。有些定理只說「存在」,是否「唯一」等等。從而使讀者的思維不致被書本禁錮起來,不僅能學習真理,力爭要發

展真理。從而,逐步熟悉和掌握一定的學習方法,也就是在實踐中學習方法論。這一點對研究生來說是非常重要的。

3、現代控制理論的學習心得

時間過得很快,轉眼之間一學期快要結束了,對於現代控制理論這門課程的學習也接近了尾聲。在學習這門課的過程當中,感覺需要深入理解教材中所說的應用條件的限制,不能不考慮條件,生搬硬套地去運用理論。只有對基本概念、基本原理真正了解了,掌握住各個概念所處的位置和它們之間的區別,才能把它們真正納入自己的知識結構中來。在人一生的學習中,必須逐步培養一種正確的學習方法,才能通過自己的深入體會,加深對教材的真正理解。特別是概念的外延和內涵,不能隨意擴大或縮小,否則會在運用公式定理去解答復雜問題時出現錯誤。

現代控制理論 (建立在狀態空間法基礎上的一種控制理論)

建立在狀態空間法基礎上的一種控制理論,是自動控制理論的一個主要組成部分。在現代控制理論中,對控制系統的分析和設計主要是通過對系統的狀態變數的描述來進行的,基本的方法是時間域方法。現代控制理論比經典控制理論所能處理的控制問題要廣泛得多,包括線性系統和非線性系統,定常系統和時變系統,單變數系統和多變數系統。它所採用的方法和演算法也更適合於在數字計算機上進行。現代控制理論還為設計和構造具有指定的性能指標的最優控制系統提供了可能性。

㈦ .何謂現代控制理論與經典控制理論之間是什麼樣的關系或聯系在解決控制問題時各有什麼不同的優缺點

現代控制理論以狀態空間描述(實質上是一階微分或差分方程組)作為數學模型,利用計算機作為系統建模分析,設計乃至控制的手段,適應於多變數、非線性、時變系統。狀態空間方法屬於時域方法,其核心是做優化技術。

經典控制理論分析和設計控制系統採用的方法是頻率特性法和根軌跡法。這兩種方法用來分析和設計線性、定常單變數系統是很有效地。但是,對於非線性系統,時變系統,多變數系統等,經典控制理論就顯得無能為力了。同時,隨著生產過程自動化水平的提高,控制系統的任務越來越復雜,控制精度要求也越來越高,因此,建立在狀態空間分析方法基礎上的現代控制理論便迅速地發展起來。

㈧ 自動控制原理 控制理論基礎 區別 以及要學會它們分別要什麼基礎,盡量詳細點,分不是問題。。。

自動控制理論
自動控制理論是研究自動控制共同規律的技術科學。它的發展初期,是以反饋理論為基礎的自動調節原理,主要用於工業控制,二戰期間為了設計和製造飛機及船用自動駕駛儀,火炮定位系統,雷達跟蹤系統以及其他基於反饋原理的軍用設備,進一步促進並完善了自動控制理論的發展。到戰後,以形成完整的自動控制理論體系,這就是以傳遞函數為基礎的經典控制理論,它主要研究單輸入-單輸出,線形定常數系統的分析和設計問題。
編輯本段應時而生
20世紀60年代初期,隨著現代應用數學新成果的推出和電子計算機的應用,為適應宇航技術的發展,自動控制理論跨入了一個新階段——現代控制理論。他主要研究具有高性能,高精度的多變數變參數的最優控制問題,主要採用的方法是以狀態為基礎的狀態空間法。目前,自動控制理論還在繼續發展,正向以控制論,資訊理論,仿生學為基礎的智能控制理論深入。
編輯本段自動控制系統
為了實現各種復雜的控制任務,首先要將被控制對象和控制裝置按照一定的方式連接起來,組成一個有機的總體,這就是自動控制系統。在自動控制系統中,被控對象的輸出量即被控量是要求嚴格加以控制的物理量,它可以要求保持為某一恆定值,例如溫度,壓力或飛行航跡等;而控制裝置則是對被控對象施加控製作用的機構的總體,它可以採用不同的原理和方式對被控對象進行控制,但最基本的一種是基於反饋控制原理的反饋控制系統。
編輯本段反饋控制系統
在反饋控制系統中,控制裝置對被控裝置施加的控製作用,是取自被控量的反饋信息,用來不斷修正被控量和控制量之間的偏差從而實現對被控量進行控制的任務,這就是反饋控制的原理。 下面是一個標準的反饋模型: 開方: 公式:X(n+1)=Xn+(A/Xn^2-Xn)1/3設A=5,開3次方 5介於1^3至2^3之間(1的3次方=1,2的3次方=8) X_0可以取1.1,1.2,1.3,1.4,1.5,1.6,1.7,1.8,1.9,2.0都可以。例如我們取2.0.按照公式: 第一步:X1={2.0+[5/(2.0^2-2.0]1/3=1.7.}。即5/2×2=1.25,1.25-2=-0.75,0.75×1/3=0.25,輸入值大於輸出值,負反饋 2-0.25=1.75,取2位數值,即1.7。 第二步:X2={1.7+[5/(1.7^2-1.7]1/3=1.71}.。 即5/1.7×1.7=1.73010,1.73-1.7=0.03,0.03×1/3=0.01,輸入值小於輸出值正反饋 1.7+0.01=1.71。取3位數,比前面多取一位數。 第三步:X3={1.71+[5/(1.71^2-1.71]1/3=1.709}輸入值大於輸出值,負反饋 第四步:X4={1.709+[5/(1.709^2-1.709]1/3=1.7099}.輸入值小於輸出值正反饋 這種方法可以自動調節,第一步與第三步取值偏大,但是計算出來以後輸出值會自動轉小;第二步,第四步輸入值偏小,輸出值自動轉大。X_4=1.7099. 當然也可以取1.1,1.2,1.3,。。。1.8,1.9中的任何一個。 同時自動控制原理也是現在高校自動化專業的一門主幹課程,是學習後續專業課的重要基礎,也是自動化專業碩士研究生入學必考的專業課。
編輯本段基礎理論
該課不僅是自動控制專業的基礎理論課,也是其他專業的基礎理論課,目前信息科學與工程學院開設本課程的專業有計算機、電子信息、檢測技術。 該課程不僅跟蹤國際一流大學有關課程內容與體系,而且根據科研與學術的發展不斷更新課程內容,從而提高自動化及相關專業的整體學術水平。
編輯本段主要內容
該課程是自動控制理論的基礎,其主要內容包括:自動控制系統的基本組成和結構、自動控制系統的性能指標,自動控制系統的類型(連續、離散、線性、非線性等)及特點、自動控制系統的分析(時域法、頻域法等)和設計方法等。通過本課程的學習,學生可以了解有關自動控制系統的運行機理、控制器參數對系統性能的影響以及自動控制系統的各種分析和設計方法等。
編輯本段本課程覆蓋的基本概念
系統、反饋、方框圖(方塊圖)、信號流圖、傳遞函數;穩定性、穩定裕量,基本環節、時間常數、阻尼系數,脈沖響應、階躍響應、動態性能指標、穩態誤差,根軌跡,主導極點,頻率特性,校正和綜合,典型的非線性特性、描述函數、相平面、自持振盪,采樣控制、Z變換、脈沖傳遞函數。
編輯本段本課程涵蓋的基本知識點
1.簡單物理系統的微分方程和傳遞函數的列寫和計算; 2.方框圖和信號流圖的變換和化簡; 3.開環傳遞函數與閉環傳遞函數的推導和計算; 4.線性連續系統的動態過程分析; 5.代數穩定判據及其在線性系統中的應用; 6.根軌跡的基本特性及典型系統根軌跡的繪制; 7.用根軌跡分析系統的動態性能和穩定性; 8.波德圖和奈奎斯特圖的繪制; 9.奈奎斯特穩定判據及應用; 10.用開環頻率特性分析系統的主要動態和靜態特性; 11.校正的基本原理及設計方法; 12.簡單非線性控制系統分析的描述函數分析方法及相平面方法; 13.采樣系統的分析及校正的基本方法。