现代控制

1、1现代控制理论理论教案绪论【教学目的】 了解现代控制理论的基本原理及方法，以便进行系统分析与设计，同时为进一步学习现代控制理论打下较扎实的基础。【教学重点】 了解控制理论发展的三个阶段并掌握各阶段的主要任务。【教学方法及手段】 课堂教学【课外作业】 阅读教材【学时分配】 2 学时【教学内容】本教材绪论部分主要讲述了以下几个问题：一、控制理论发展简况1）古典控制理论：研究对象以单输入、单输出线性定常系统为主，以传递函数为系统的基本描述，以频率法和根轨迹法为主要分析与设计手段。2）现代控制理论以状态状态空间模。

2、 2008 现代控制理论试题 B 卷及答案一、1 系统 能控的状态变量个数是 ，能观测的状态变量个数是 。210,1xuyx cvxcvx2 试从高阶微分方程 求得系统的状态方程和输出方程（4 分/个）385解 1 能控的状态变量个数是 2，能观测的状态变量个数是 1。状态变量个数是 2。（4 分）2选取状态变量 ， ， ，可得 .（1 分）1xy3xy.（1 分）123185xxuy写成.（1 分）00835xxu.（1 分）10yx二、1 给出线性定常系统 能控的定义。 （3 分）()(),()xkABukyCk2 已知系统 ，判定该系统是否完全能观？(5 分)2 0,3x解 1答：若存在控制向量序列 ，时系统从第 步的状。

3、实验 1：用 MATLAB 语言对状态空间模型进行分析一实验目的：1.掌握状态方程和输出方程输入语句 G=ss(A,B,C,D)的用法2.求状态方程的解3.判断系统的能控性与能观性4.判断系统的稳定性二实验原理：1掌握状态方程和输出方程输入语句 G=ss(A,B,C,D)的用法对于线性时不变系统来说，其状态方程为DuCxyBA在 Matlab 下只需将各系数矩阵输到工作空间即可。调用格式： G=ss(A,B,C,D)例 1 双输入双输出系统的状态方程表示为,uxx1250372043564y1该状态方程可以由下面语句输入到 MATLAB 工作空间去。A=1,2,0,4;3,-1,6,2;5,3,2,1;4,0,-2,7;B=2,3;1,0;5,2;。

4、2019/4/15,1,现代控制理论,2019/4/15,2,绪论,控制理论的发展史,现代控制理论与经典控制理论,现代控制理论的基本内容,现代控制理论的进一步发展,2019/4/15,3,控制理论的发展史,自动控制理论：简称控制理论，是关于自动控制系统的构成、分析和设计理论。,系统：可以定义为处于自身相互关系中以及与环境的相互关系中的要素集合，系统是由按一定的关系作用和制约的各个部分组成的具有一定功能的整体，由一定的边界将系统内部与系统外部(系统环境)区分开来。,控制：是为了改善系统的性能或达到系统的目的，通过信息采集和加工而形成的施加在系。

5、现代控制理论简介下列几方面为现代控制理论发展的促进因素: 1.处理更多的现实模型系统的必要性2.强调向最佳的控制和最佳的系统设计的升级3.数字化计算机技术的持续发展.4.当前技术的不成熟.众所周知的方法在其它知识领域的适用性得到承认.从容易解决的简单近似的模型到更多的现实模型的转变产生了两种效果：首先，模型必须包括很多的变量。其次，一个十分逼真的模型是尽可能的包括非线性和随时间变化的参数。早先的忽略了系统的一些方面，例如很有可能的一方面就是在环境中有着反馈的交互作用。 在现代科技高度发达的社会，存在一种非常雄。

6、说明：该结构为转速单闭环调速系统的结构图。为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统( 包括单闭环系统和多闭环系统) 。对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，而对调速指标较高的则采用多闭环系统。按反馈的方式不同可分为转速反馈，电流反馈，电压反馈等。在单闭环系统中，转速单闭环使用较多。在对调速性能有较高要求的领域常利用直流电动机作动力,但直流电动机开环系统稳态性能不能满足要求,可利用速度负反馈提高稳态精度,而采用比例调节器的负反馈调速系统仍是有静差的,为了消除系统的静差,可用积分调节器。

7、MATLAB语言与控制系统仿真,华中科技大学电气与电子工程学院应用电子工程系康勇 李勋二00一年十一月,通过本课程的学习，使学生初步掌握当前流行的演算式MATLAB语言的基本知识，结合所学课程自动控制原理，学会运用MATLAB语言进行控制系统仿真和辅助设计的基本技能，为今后从事科学研究打下较好的基础。,课程任务,学时安排与考试形式 总学时：32（其中上机学时12） 考试方式：上机操作,第一章 计算机仿真和辅助设计概述（1） 第二章 MATLAB语言基础（5） 第三章 控制系统的数学描述与建模（4） 第四章 控制系统的分析方法（4） 第五章 SIMUL。

8、现代控制理论练习题判断题1. 由一个状态空间模型可以确定惟一一个传递函数。 3. 对一个给定的状态空间模型，若它是状态能控的，则也一定是输出能控的。 4. 对系统 ，其Lyapunov意义下的渐近稳定性和矩阵 A的特征值都具有负实部是Ax一致的。 5. 对一个系统，只能选取一组状态变量； 6. 由状态转移矩阵可以决定系统状态方程的系统矩阵，进而决定系统的动态特性； 7. 状态反馈不改变系统的能控性。 8. 若传递函数 存在零极相消，则对应状态空间模型描述的系统是不BAsICG1)()能控的； 9. 若线性系统是李雅普诺夫意义下稳定的，则它是大范围渐。

9、华 北 电 力 大 学实 验 报 告|实验名称 状态空间模型分析 课程名称 现代控制理论 |专业班级：自动化 1201 学生姓名：马铭远学 号：201202020115 成 绩：指导教师：刘鑫屏 实验日期：4 月 25 日 状态空间模型分析一、实验目的1.加强对现代控制理论相关知识的理解；2.掌握用 matlab 进行系统李雅普诺夫稳定性分析、能控能观性分析；二、实验仪器与软件1. MATLAB7.6 环境三、实验内容1 、模型转换图 1、模型转换示意图及所用命令传递函数一般形式：MATLAB 表示为： G=tf(num,den)， ， 其中 num,den 分别是上式中分子， 分母系数矩阵。零极。

10、华 北 电 力 大 学实 验 报 告|实验名称 状态空间模型分析 课程名称 现代控制理论基础 |专业班级：自动化 1203 学生姓名：孟令虎学 号：201209020216 成 绩：指导教师：刘鑫屏老师 实验日期： 2015.4.24 一、实验目的 l.加强对现代控制理论相关知识的理解； 2.掌握用 matlab 进行系统李雅普诺夫稳定性分析、能控能观性分析； 二、实验仪器与软件 1. MATLAB7.6 环境三、实验内容1、 模型转换例 1.把传递函数模型转化为状态空间模型 。3248Gs=19s（ ）解：程序如下num=4 8;den=1 8 19 12;A,B,C,D=tf2ss(num,den);G=ss(A,B,C,D)运行结果：A =。

11、现 代 控 制 理 论 课 件 最 优 控 制 系 统 设 计,6.1 最优控制的基本概念6.2 无约束最优控制的变分方法6.3 线性调节器问题*6.4 受约束最优控制的极小值原理*6.5 最小时间系统的控制问题,6.1 最优控制的基本概念在古典控制理论中，反馈控制系统的传统设计方法有很多局限性，其中最重要的缺点是: * 方法不严密，大量地依靠试探法。这种设计方法对于多输入-多输出系统以及复杂系统，不能得到令人满意的设计结果。 * 另一方面，近年来，由于对系统控制质量的要求越来越高，和计算机在控制领域的应用越来越广泛，所以最优控制系统受到很大重。

12、Ch .6 线性系统综合目录 ( 1/ 1)目 录 概述 6.1 状态反馈与输出反馈 6.2 反馈控制与极点配置 6.3 系统镇定 6.4 系统解耦 6.5 状态观测器 6.6 带状态观测器的闭环控制系统 6.7 Matl ab问题 本章小结系统解耦 ( 1/ 3)6.4 系统解耦 耦合是生产过程控制系统普遍存在的一种现象。 在一个 MI MO系统中 , 每一个输入都受多个输出的影响 , 每个输出受多个输入的控制 , 当一个控制量的变化必然会波及其它量的变化 , 这种现象称为耦合。 所谓解耦 , 就是消除系统间耦合关联作用。 如果一个输入量只受一个输出量影响 , 即一个输出仅受一个输入控制 , 。

13、自动控制和现代控制科普小时候喜欢看杂书，没什么东西看，不正在文化大革命嘛？不过看进去了两个“化”：机械化和自动化。打小就没有弄明白，这机械化和自动化到底有什么差别，机器不是自己就会动的吗？长大了，总算稍微明白了一点，这机械化是力气活，用机器代替人的体力劳动，但还是要人管着的，不然机器是不知道该干什么不该干什么的；这自动化嘛，就是代替人的重复脑力劳动，是用来管机器的。也就是说，自动化是管着机械化的，或者说学自动化的是管着学机械的啊，不对，不对，哪是哪啊！ 有人考证古代就有自动化的实例，但现代意义上。

14、现代酒店控制方法、 所谓控制就是酒店的运行。 这是管理人 员的至关重要的管理责任。控制的目的就是保证酒店的目标能够实现和达到。控制是一种防患于未然，向前看的一种管理活动。通过控，管理者可对一些行为或活动进行纠正目标，如果目标没达到的话。现在许多酒店借用财务信息进行控制，诸不知这是一些历史事实（虽然不能改变，但可借鉴，还是为了未来）（如成本高、折扣多，应收款收不回，逃帐多）。我们这里所讲的控制是以行动（Action）。未来为中心为主题，因为其目的就是保证目标的完成。保证员工能要求去做一切可能的事情（尽最大。

15、线性系统和非线性系统的区别1 非线性系统不满足叠加原理,线性系统满足叠加原理2 非线性系统可能有多个孤立平衡点,线性系统只能有一个3 非线性系统有极限环,分歧,混沌等特性4 不稳定的非线性系统状态可能存在有限时间逃逸5 对于正弦输入,非线性系统可能输出频率不唯一6. 非线性系统有饱和,死区, 齿轮间隙等特性7.函数关系：简单比例关系，变化率是常量，非线性是这种关系的偏离，各部分彼此影响，发生耦合；所有组成元件都是线性元件，有一个不是就是非线性。通过线性方程求解，非线性难于求解；对初值敏感程度；自然界非线性无处不在。死。

16、1、什么是对偶系统，从传递函数矩阵，特征多项式和能控、能观性说明互为对偶的两个系统之间的关系。答：定义：如果两个系统满足 A2=A1T，B2=C1T,C2=B1T，则称这两个系统互为对偶函数。互为对偶系统传递函数矩阵互为转置特征多项式相同，一个函数的能控性等价于另一个函数的能观性。2、什么是状态观测器？简述构造状态观测器的原则。答：系统的状态不易检测，以原系统的输入和输出为输入量构造，一动态系统，使其输出渐近于原系统状态，此动态系统为原系统的状态观测器。原则：（1）观测器应以原系统的输入和输出为输入量；（2）原系统完全。

17、 4.3.3 对李雅普诺夫函数的讨论由稳定判断依据可知，运用李雅普诺夫第二法的关键在于寻找一个满足判据条件的李雅普诺夫函数 。但是李雅普诺夫稳定性理论本身并没有提供构造 的一般方法。尽管第二法原理上很简单，但应用起来却不容易。因此，有必要对 的属性做一些讨论。1） 是满足稳定性判据条件的一个正定的标量函数，且对 应具有连续的一阶偏导数。2）对于一个给定系统，如果 是可找到的，那么通常是非唯一的，但这并不影响结论的一致性。3） 的最简单形式是二次型函数其中 为是实对称方阵，它的元素可以是定常的或时变的，但 并不是一。

18、第一章控制系统的状态空间表达式,1-1 状态变量及状态空间表达式1-2 状态变量及状态空间表达式的模拟结构图1-3 状态变量及状态空间表达式的建立（一）1-4 状态变量及状态空间表达式的建立（二）1-5 状态矢量的线性变换（坐标变换）1-6 从状态空间表达式求传递函数阵,系统描述中常用的基本概念和数学方法,概述,系统的内部描述,古典控制理论,描述单变量线性定常系统 传递函数或频率特性,根据系统的输入-输出之间的关系来描述系统的行为,系统的外部描述,现代控制理论,状态空间描述,不仅描述了输入-输出之间的行为,而且在任何初始条件下都能揭。

19、现代控制理论,第七章 最优控制,1.最优控制是什么? 什么是最优控制问题?1.1 数学上的最优方法或提法是极值问题，极值问题是函数的极值问题.这表明,当自变量取何值时，函数或同变量达到 极值。,显然对照这种条件或仿照这种方法,最优控制理论的提供或问题的表达式为:当控制函数满足何种条件时,其目标函数达到极值.,明显地两者之间的差异和相同处在于:相同: 都要在给定目标函数条件下,求使目标 函数取极值的函数式变量.相异: 一个是求函数的极值时的变量取值问题,另一个是求函数极值时求控制函数的问题.,由于最优控制中，目标函数依赖于控制函。

20、现代控制理论 辅导资料 一、 单项选择题 1、 答案： C 2、 答案： A 3、下列说法正确的是 。 A状态反馈可任意配置极点，输出反馈也可任意配置极点 B状态反馈可任意配置极点，输出反馈不可以任意配置极点 C状态反馈不可以任意配置极点，输出反馈可以任意配置极点 D状态反馈不可以任意配置极点，输出反馈也不可以任意配置极点 答案： A 4、 答案： C 5、下列说法正确的是 。 A状态反馈可改变极点，但不会出现系统零极点对消 B状态反馈可改变极点，也会出现系统零极点对消 C状态反馈不改变极点，也不会出现系统零极点对消 D状态反馈不改变极。