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《现代控制理论与经典控制理论的对比研究_数学_自然科学_专业资料》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2006.03.003第3期(总第90期)机械管理开发2006年6月No.3(SUMNo.90)MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENTJun.2006现代控制理论与经典控制理论的对比研究王传波刘旸(中北大学自动控制系山西太原030051)【摘要】从研究对象、数学模型、基本方法、应用领域方面对现代控制理论和经典控制理论进行比较,为控制方法的选取提供指导作用。【关键词】现代控制理论经典控制理论对比研究【中图分类号】O23【文
2、献标识码】B【文章编号】1003-773X(2006)03-0006-03引言据。但由于两次世界大战中武器飞速发展的自动调节装宋健教授在《自动化》杂志的发刊词中写道:“凡是置出现了负反馈放大器等微分方程阶次很高的元器件,能用定量方法描述的自然现象和社会现象,只要可能使得劳思—霍尔维茨理论意义降低,而用“频率响应”及由人类进行控制的,都可以用控制论的方法进行研究,图解形式处理更实际。1932年,奈奎斯特(H·Nyquist)创并能得到人们预想不到的结果。”这是对控制理论发展立了稳定判据及“稳定裕量”的概念。1945年
3、,伯德(H·的充分肯定,也是促使我们更好地使用自动控制理论W·Bode)提出用图解法来分析和综合线性反馈系统的和成果的重要依据。基于此,笔者对经典控制理论和现方法,这就是频率法。1948年,依万斯(W·R·Evans)创立代控制理论进行对比研究,以便在生产生活中选用合“根轨迹法”,对用微分方程模型研究问题提供了简单有适的控制方法。效的方法。至此,“经典控制理论”已较完善,并得到广泛1自动控制理论简介应用。1948年,美国数学家维纳(N·Wiener)首创了控制1.1自动控制理论的概念目标论这个词,他认为,反馈理论已
4、可解决许多生物控制机一本《控制论》成为理论学科的奠基之后,创始人理、经济发展过程等问题。事实表明,控制理论又有了新N·维纳成了这个学科的重要贡献者;至今还在用着他发展,跨入了“现代控制理论”阶段。的有关控制论的基本思想。N·维纳曾定义:控制论是“现代控制理论”是在“经典控制理论”基础上,于“关于动物和机器中的控制和通信的科学”。含义是,对20世纪60年代以后发展起来的。由卡尔曼(R·E·机械设备采取一定的措施,使其生产过程或被控对象Kalman)提出的线性控制系统的状态空间方法、能控的某些物理量准确地按预期规律变化
5、。所以,控制理论性和能观测性的概念,奠定了现代控制理论的基础,并就是研究如何改进动态系统的性能达到所需目标。自提出卡尔曼滤波,它在随机控制系统的分析与控制中动控制理论的任务就是研究自动控制系统中变量的变得到广泛应用;由庞特里亚金等人提出最大值原理,深化规律及其改进的可能性和途径,为建造高性能的自入地研究了最优控制问题;由贝尔曼(R·Bellman)提出动控制系统提供必要的理论手段。不难看出,自动控制动态规划,广泛用于各类最优控制问题。随后的半个多理论有两个目标:(1)了解控制原理;(2)采用基本规律世纪中,虽然现代
6、控制理论得到很大发展,并广泛用于表达它们,使其可按预想改变或改进。论说一种控制的各个领域,但其最重要的基础仍然是前述三个方面。优劣必须从此目标出发。2两种控制理论概述1.2自动控制理论的发展历程2.1经典控制理论所有的理论都是由实践发展而来的,来自实践后又“经典控制理论”是20世纪30年代开始形成,到50反作用于实践。自动控制理论也不例外,它的形成发展年代发展成熟,研究对象只是一个输入变量和一个输又一次验证了这种历程。自动控制理论的形成远比人们出变量、参数不随时间变化的单变量定常系统,它的数采用自动控制装置要晚。工
7、业中最早的自动控制装置可学基础是拉普拉斯变换,通常采用输入输出间的传递算瓦特(J·Watt)发明的蒸汽机中的汽锤调节器(调节蒸函数作为系统的数学模型,分析和综合系统的基本方汽机速度),它不是建立在理论的基础上,而是一种经验法是频率响应和根轨迹法。的所为。正因为社会实践中有了许多难以解决的困难问2.2现代控制理论题,才促使后人对其了解、思考、研究、并解决它们。1868“现代控制理论”从20世纪60年代发展起来,建立年麦克斯韦尔(Maxwell)从描述系统的微分方程的解中基础是状态空间法,研究对象广泛的多,包括单变量系
8、有无增长指数函数项来判断稳定性;1895年劳思统和多变量系统,定常系统和时变系统;基本的分析和(Routh)和霍尔维茨(Hurwitz)导出了著名的稳定性判综合方法是时间域方法,各类系统数学模型的建立和作者简介:王传波,男,1983年生,中北大学电气工程及其自动化专业在读本科学生。·6·第3期(总第90期)机械管理开发2006年6月分析涉及现代数学的多个分支
