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现代控制理论基础有哪些

发布时间: 2022-04-03 13:39:53

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书名:现代控制理论基础例题与习题

作者:尤昌德

出版社:电子科技大学出版社

出版年份:1991-6

页数:349


㈡ 现代控制理论基础的图书信息3

前言
绪论
第一章 线性系统的状态空间描述
第一节 状态空间分析法
第二节 状态结构图
第三节 状态空间描述的建立
第四节 化输入-输出描述为状态空间描述及其几种标准型式
第五节 由状态空间描述求传递函数
第六节 离散时间系统的状态空间描述
第七节 状态向量的线性变换
习题
第二章 线性系统的运动分析
第一节 状态方程的齐次解(自由解)
第二节 状态转移矩阵
第三节 线性系统的运动分析
第四节 连续系统的时间离散化
第五节 线性离散系统的运动分析
习题
第三章 线性系统的能控性与能观测性
第一节 能控性定义
第二节 能控性判据
第三节 能观测性及其判据
第四节 离散系统的能控性与能观测性
第五节 能控性与能观测性的对偶关系
第六节 能控标准型与能观测标准型
第七节 系统的结构分解
第八节 传递函数阵的实现问题
第九节 能控性和能观测性与传递函数零极点的关系
习题
第四章 控制系统的稳定性分析
第一节 动态系统的外部稳定性
第二节 动态系统的内部稳定性
第三节 李雅普诺夫判稳第一方法
第四节 李雅普诺夫判稳第二方法
第五节 李雅普诺夫方法在线性系统中的应用
习题
第五章 线性定常系统的综合
第一节 线性反馈控制系统的基本结构
第二节 带输出反馈系统的综合
第三节 带状态反馈系统的综合
第四节 状态重构与状态观测器的设计
第五节 带观测器状态反馈系统的综合
第六节 解耦控制系统的综合
习题
参考文献

㈢ 现代控制理论的基础是什么没有学过经典控制理论可以修这门课么

这门课涉及数学知识很多,经典控制理论是基础,经典控制主要针对单回路,现代控制主要针对多输入多输出,所以最好有经典的基础。还有一个必要的基础是矩阵论。

㈣ 《现代控制理论》,本科上的汽车,研究生来了开的这门课,感觉听不懂啊,请教一下可以看哪些基础书辅导

自动控制原理你可以看下,这个是基础。
然后可能矩阵论或者线性代数你得好好看看,这个也很重要。

㈤ 有哪些入门类的控制论书籍

1.经典控制部分。
其实个人感觉,最有用的还是经典控制理论,毕竟现实中要处理的大部分系统还是siso的,都在一定范围内可以看成是近似线性的,在线性系统中设计控制器的方法简单而且有效,当控制器的增益足够大时是可以比较好的抑制建模误差和干扰的,在大部分场合是足够的。

中文版的书最着名的就是胡寿松版《自动控制原理》和清华版《自动控制原理》吧。清华版的理论性比较强文字论述比较少,胡寿松版的相反。建议信号与系统基础不太好的看胡寿松版,清华版的最进阶使用。如果是偏向理论的数学好的,看清华版的会更自然。

英文版的
GF Franklin, JD Powell, Feedback Control of Dynamic Systems
Ogata, Katsuhiko. Modern control engineering
这两本是国外讲自动控制原理最常见的教材,觉得都很好,各有千秋。当然了这两本书也都涵盖了现代控制理论的内容。觉得最大的好处就是和实际工程背景结合的比较好,引入新的概念的时候,举了大量的例子来做铺垫,相比中文版的教材,弱化了一些数学上的证明,强调结论。推荐给英文基础好的读者,比中文版更容易入门。

特别给机械专业,要学控制理论的同学们推荐的一本书:
William J. Palm System Dynamics
完全是从一个学机械的人的角度来写的书,开篇先讲的是动力学,然后讲控制的部分特别有意思,是先讲频域分析,再讲时域,然后再引入反馈的概念。举例子都是拿机械装置来的,控制器设计的数学证明比较少,侧重于结论。适合机械专业要搞简单运动控制入门。

2.现代控制理论
中文版的只看过郑大钟的《线性系统》。也是理论论述很严谨,比如说能控性和能观性到底怎么证明的,还有国外的教材上不常见的李雅普诺夫稳定性定理的证明,对偶系统等等。我更多的会拿这一本做参考书,对于自己理论上没有把握的东西在这本书上找参考。

上面说的那两本经典的英文版都包含了现代控制理论。除此之外特别推荐的一本书是:
Brogan - Modern Control Theory
讲的深入浅出,覆盖的非常全。

再就是值得一提的一本书是
Thomas Kailath , Linear Systems.
也算是一本参考书吧,需要好的基础。老师对这本书的评价是:人们总以为自己非常懂线性系统,但是这本书会告诉你你还有很多不懂的。

3.数字控制
推荐一本
Franklin, Gene F., J. David Powell, and Michael L. Workman. Digital control of dynamic systems
毕竟很多控制算法都是要靠数字实现的。这一本书是我强烈推荐给搞数字控制的,也是深入浅出。最一开始并没有着急去写离散变换,而是举了很多例子,告诉读者怎么用直接的结论来实现在连续域设计的控制器。
中文版的数字控制还是叫计算机控制来着,看过一本,记不得作者了。

㈥ 怎么自学《现代控制理论》

1、现代控制理论的学习策略

俗话说的好,兴趣是最好的老师。然而从状态空间表达式开始,就从没有离开过大量复杂的数学公式和生硬的理论,这些内容是十分生硬枯燥的,记得自己看书的时候经常看着看着就犯困了。

首先,必须有较好的数学基础。由于现代控制理论这门课里面有大量的数学公式和数学推导过程,没有扎实的饿数学基础显然是学不好这门课的。只有理解数学表达式的含义之后才可能对理论有更深层次的理解。

其次,基于自己的专业背景,要结合自己所在课题组的研究项目,在学习过程中尽可能的把课堂上学习到的知识技能应用到课题项目中来。这样无疑可以更好地、更有目的性的学习该门课程。

最后,再学习过程中要注重控制工程的背景和意义,不用过于追究理论推导,突出现代控制理论中基本概念、性质的工程含义。例如,可以利用能量的增加或衰减来分析系统的稳定性,从而引出了反映系统能量的李雅普诺夫函数概念;通过分析影响系统性能的因素,归纳出系统的极点是影响系统稳定性和动态性能的关键,从而提出极点配置的控制问题等。

2、现代控制理论的学习方法

首先,学习现代控制理论要有选择性。由于在本科期间已经学习过了机械工程控制这门课,并且现代控制理论课程的课时也不多有必要有选择性的重点学习一些与平时科研项目相关的内容。以自己为例,所在实验室主要从事的机电一体化的研发工作,控制理论是必不可少的一门基础课程,在学习较为熟悉的控制应用案例和问题(如PLC、PID控制等)时,需要从这些控制现象、需求的分析入手,逐渐进入到问题的物理本质和在现代控制中的描述与求解方法,从而建立起机械工程中的实际控制问题与现代控制理论的关联。在学习过程中,通过所提出机械控制问题的系统深化,揭示这些表面上独立的理论学习内容之间的必然联系和规律,这样可以帮助发现隐含在这些基本概念、方法背后的问题求解模式,从而使所学知识结合到课题中的实践去。

其次,要用数学数学建模的方法来解决现代控制理论的实际问题。对现代控制理论来说,首先遇到的问题是将实际系统抽象为数学模型,有了数学模型,才能有效地去研究系统的各个方面。许多机电系统、经济系统、管理系统常可近似概括为线性系统。线性系统和力学中质点系统一样,是一个理想模型,理想模型是研究复杂事物的主要方法,是对客观事物及其变化过程的一种近似反映。现代控制论从自然和社会现象中抽象出的理想模型,用状态空间方法表示,再作理论上的探讨。

最后,在学习现代控制理论这门课时,要沿着逻辑思路,逐步深入理解,而不是仅仅注重思维的结果,在学习中还不断提出“疑团”,然后去寻求解答。比如,一些定理的逆命题是否成立? 成立就证明,否则举反例。若不成立,则加什么条件可使之成立。有些定理只说“存在”,是否“唯一”等等。从而使读者的思维不致被书本禁锢起来,不仅能学习真理,力争要发

展真理。从而,逐步熟悉和掌握一定的学习方法,也就是在实践中学习方法论。这一点对研究生来说是非常重要的。

3、现代控制理论的学习心得

时间过得很快,转眼之间一学期快要结束了,对于现代控制理论这门课程的学习也接近了尾声。在学习这门课的过程当中,感觉需要深入理解教材中所说的应用条件的限制,不能不考虑条件,生搬硬套地去运用理论。只有对基本概念、基本原理真正了解了,掌握住各个概念所处的位置和它们之间的区别,才能把它们真正纳入自己的知识结构中来。在人一生的学习中,必须逐步培养一种正确的学习方法,才能通过自己的深入体会,加深对教材的真正理解。特别是概念的外延和内涵,不能随意扩大或缩小,否则会在运用公式定理去解答复杂问题时出现错误。

现代控制理论 (建立在状态空间法基础上的一种控制理论)

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。

㈦ .何谓现代控制理论与经典控制理论之间是什么样的关系或联系在解决控制问题时各有什么不同的优缺点

现代控制理论以状态空间描述(实质上是一阶微分或差分方程组)作为数学模型,利用计算机作为系统建模分析,设计乃至控制的手段,适应于多变量、非线性、时变系统。状态空间方法属于时域方法,其核心是做优化技术。

经典控制理论分析和设计控制系统采用的方法是频率特性法和根轨迹法。这两种方法用来分析和设计线性、定常单变量系统是很有效地。但是,对于非线性系统,时变系统,多变量系统等,经典控制理论就显得无能为力了。同时,随着生产过程自动化水平的提高,控制系统的任务越来越复杂,控制精度要求也越来越高,因此,建立在状态空间分析方法基础上的现代控制理论便迅速地发展起来。

㈧ 自动控制原理 控制理论基础 区别 以及要学会它们分别要什么基础,尽量详细点,分不是问题。。。

自动控制理论
自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。它的发展初期,是以反馈理论为基础的自动调节原理,主要用于工业控制,二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪,火炮定位系统,雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备,进一步促进并完善了自动控制理论的发展。到战后,以形成完整的自动控制理论体系,这就是以传递函数为基础的经典控制理论,它主要研究单输入-单输出,线形定常数系统的分析和设计问题。
编辑本段应时而生
20世纪60年代初期,随着现代应用数学新成果的推出和电子计算机的应用,为适应宇航技术的发展,自动控制理论跨入了一个新阶段——现代控制理论。他主要研究具有高性能,高精度的多变量变参数的最优控制问题,主要采用的方法是以状态为基础的状态空间法。目前,自动控制理论还在继续发展,正向以控制论,信息论,仿生学为基础的智能控制理论深入。
编辑本段自动控制系统
为了实现各种复杂的控制任务,首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来,组成一个有机的总体,这就是自动控制系统。在自动控制系统中,被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量,它可以要求保持为某一恒定值,例如温度,压力或飞行航迹等;而控制装置则是对被控对象施加控制作用的机构的总体,它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制,但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。
编辑本段反馈控制系统
在反馈控制系统中,控制装置对被控装置施加的控制作用,是取自被控量的反馈信息,用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现对被控量进行控制的任务,这就是反馈控制的原理。 下面是一个标准的反馈模型: 开方: 公式:X(n+1)=Xn+(A/Xn^2-Xn)1/3设A=5,开3次方 5介于1^3至2^3之间(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。例如我们取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,输入值大于输出值,负反馈 2-0.25=1.75,取2位数值,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,输入值小于输出值正反馈 1.7+0.01=1.71。取3位数,比前面多取一位数。 第三步:X3={1.71+[5/(1.71^2-1.71]1/3=1.709}输入值大于输出值,负反馈 第四步:X4={1.709+[5/(1.709^2-1.709]1/3=1.7099}.输入值小于输出值正反馈 这种方法可以自动调节,第一步与第三步取值偏大,但是计算出来以后输出值会自动转小;第二步,第四步输入值偏小,输出值自动转大。X_4=1.7099. 当然也可以取1.1,1.2,1.3,。。。1.8,1.9中的任何一个。 同时自动控制原理也是现在高校自动化专业的一门主干课程,是学习后续专业课的重要基础,也是自动化专业硕士研究生入学必考的专业课。
编辑本段基础理论
该课不仅是自动控制专业的基础理论课,也是其他专业的基础理论课,目前信息科学与工程学院开设本课程的专业有计算机、电子信息、检测技术。 该课程不仅跟踪国际一流大学有关课程内容与体系,而且根据科研与学术的发展不断更新课程内容,从而提高自动化及相关专业的整体学术水平。
编辑本段主要内容
该课程是自动控制理论的基础,其主要内容包括:自动控制系统的基本组成和结构、自动控制系统的性能指标,自动控制系统的类型(连续、离散、线性、非线性等)及特点、自动控制系统的分析(时域法、频域法等)和设计方法等。通过本课程的学习,学生可以了解有关自动控制系统的运行机理、控制器参数对系统性能的影响以及自动控制系统的各种分析和设计方法等。
编辑本段本课程覆盖的基本概念
系统、反馈、方框图(方块图)、信号流图、传递函数;稳定性、稳定裕量,基本环节、时间常数、阻尼系数,脉冲响应、阶跃响应、动态性能指标、稳态误差,根轨迹,主导极点,频率特性,校正和综合,典型的非线性特性、描述函数、相平面、自持振荡,采样控制、Z变换、脉冲传递函数。
编辑本段本课程涵盖的基本知识点
1.简单物理系统的微分方程和传递函数的列写和计算; 2.方框图和信号流图的变换和化简; 3.开环传递函数与闭环传递函数的推导和计算; 4.线性连续系统的动态过程分析; 5.代数稳定判据及其在线性系统中的应用; 6.根轨迹的基本特性及典型系统根轨迹的绘制; 7.用根轨迹分析系统的动态性能和稳定性; 8.波德图和奈奎斯特图的绘制; 9.奈奎斯特稳定判据及应用; 10.用开环频率特性分析系统的主要动态和静态特性; 11.校正的基本原理及设计方法; 12.简单非线性控制系统分析的描述函数分析方法及相平面方法; 13.采样系统的分析及校正的基本方法。