现代控制理论心得

现代控制理论课程心得摘 要：从经典控制论发展到现代控制论,是人类对控制技术认识上的一次飞跃。现代控制 论是用状态空间方法表示,概念抽象,不易掌握。对于现代控制理论这门课程，本人选择 了最为感兴趣的几个知识点进行分析，并谈一下对于学习这么课程的一点心得体会。关键词：现代控制理论；学习策略；学习方法；学习心得 在现代科学技术飞速发展中,伴随着学科的高度分化和高度综合,各学科之间相互交叉、 相互渗透,出现了横向科学。作为跨接于自然科学和社会科学的具有横向科学特点的现代控 制理论已成为我国理工科大学高年级的主要课程。 从经典控制论发展到现代控制论， 是人类对控制技术认识上的一次飞跃。 经典控制论限 于处理单变量的线性定常问题， 在数学上可归结为单变量的常系数微分方程问题。 现代控制 论面向多变量控制系统的问题， 它是以矩阵论和线性空间理论作为主要数学工具， 并用计算 机来实现。 现代控制论来源于工程实际， 具有明显的工程技术特点， 但它又属于系统论范畴。 系统论的特点是在数学描述的基础上， 充分利用现有的强有力的数学工具， 对系统进行分析 和综合。系统特性的度量，即表现为状态；系统状态的变化，即为动态过程。状态和过程在 自然界、 社会和思维中普遍存在。 现代控制论是在引入状态和状态空间的概念基础上发展起 来的。状态和状态空间早在古典动力学中得到了广泛的应用。在5O年代Mesarovic教授曾提 出“结构不确定性原理” ，指出经典理论对于多变量系统不能确切描述系统的内在结构。后 来采用状态变量的描述方法，才完全表达出系统的动力学性质。6O年代初，卡尔曼(Kalman) 从外界输入对状态的控制能力以及输出对状态的反映能力这两方面提出能控制性和能观性 的概念。这些概念深入揭示了系统的内在特性。实际上，现代控制论中所研究的许多基本问 题，诸如最优控制和最佳估计等，都是以能能控性和能观性作为“解”的存在条件的。 现代控制理论是一门工程理论性强的课程，在自学这门课程时，深感概念抽象，不易掌 握；学完之后，从工程实际抽象出一个控制论方面的课题很难，如何用现代控制论的基本原 理去解决生产实际问题则更困难，这是一个比较突出的矛盾。 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。正文：现代控制理论课程总结 学习心得 从经典控制论发展到现代控制论,是人类对控制技术认识上的一次飞跃。现 代控制论是用状态空间方法表示,概念抽象,不易掌握。对于现代控制理论这 门课程，在刚拿到课本的时候， 会认为开课的 内容会是上学期学的自动控制理论基础的累赘或者简单的重复， 更甚至我还以为是线 性代数的复现呢！ 根本没有和现代控制论联系到一起。但后面随着老师讲课的风 格的深入浅出，循循善诱，发现和自己想象的恰恰相反，老师精心准备的 ppt 课件，向我们展示了现代控制理论发展过程，以及该掌 握内容的方方面面，个人觉得，我们不仅掌握了现代控制理论的理论知识，更重 要的是学会了掌握这门知识的严谨的逻辑思维和科学的学习方法， 对以后学习其 他知识及在工作上的需要大有裨益，总之学习了这门课让我受益匪浅。在现代科学技术飞速发展中,伴随着学科的高度分化和高度综合,各学科之间 相互交叉、 相互渗透,出现了横向科学。作为跨接于自然科学和社会科学的具有 横向科学特点的现代控制理论已成为我国理工科大学高年级的必修课。 经典控制理论的特点 经典控制理论以拉氏变换为数学工具， 以单输入单输出的线性定常系统为 主要的研究对象。 将描述系统的微分方程或差分方程变换到复数域中，得到系统 的传递函数， 并以此作为基础在频率域中对系统进行分析和设计，确定控制器的 结构和参数。通常是采用反馈控制，构成所谓闭环控制系统。经典控制理论具有 明显的局限性，突出的是难以有效地应用于时变系统、多变量系统，也难以揭示 系统更为深刻的特性。 当把这种理论推广到更为复杂的系统时，经典控制理论就 显得无能为力了，这是因为它的以下几个特点所决定。 1经典控制理论只限于研究线性定常系统，即使对最简单的非线性系统也 是无法处理的； 这就从本质上忽略了系统结构的内在特性，也不能处理输入和输 出皆大于 1 的系统。实 际上，大多数工程对象都是多输入多输出系统，尽管人们做了很多尝试，但是，用经典控 制理论设计这类系统都没有得到满意的结果； 2经典控制理论采用试探法设计系统。即根 据经验选用合适的、简单的、工程上易于实现的控制器，然后对系统进行分析，直至找到满 意的结果为止。虽然这种设计方法具有实用等很多完整，从而促使现代控制理论的发展：对 经典理论的精确化、数学化及理论化。优点，但是，在推理上却是不能令人满意的，效果也 不是最佳的。综上所述，经典控制理论的最主要的特点是：线性定常对象，单输入单输出， 完成指定任务。 现代控制理论的特点 它不仅描述了系统的外部特性， 而且描述和揭示了系统的内部状态和性能。 它分析和综 合的目标是在揭示系统内在规律的基础上， 实现系统在一定意义下的最优化。 它的构成带有 更高的仿生特点， 现代控制理论以线性代数和微分方程为主要的数学工具， 以状态空间法为 基限于单纯的闭环，而扩展为适应环、学习环等。较之经典控制理论，现代控制理论的研究 对象要广泛得多，原则上讲，它既可以是单变量的、线性的、定常的、连续的，也可以是多 变量的、非线性的、时变的、离散的。现代控制理论具有以下特点：控制对象结构的转 变 控制对象结构由简单的单回路模式向多回路模式转变，即从单输入单输出向多输入多输 出。它必须处理极为复杂的工业生产过程的优化和控制问题。2研究工具的转变 （1）积 分变换法向矩阵理论、 几何方法转变， 由频率法转向状态空间的研究； （2） 计算机技术发展， 由手工计算转向计算机计算。3建模手段的转变 由机理建模向统计建模转变，开始采用参 数估计和系统辨识的统计建模方法。 现代控制理论的研究目的 经典控制理论只研究一个输入输出变量，且固定参数的定常系统。我们都十分重视专业应用