1、機(jī)電工程學(xué)院自動(dòng)化系 李志軍現(xiàn)代控制理論教材及參考書(shū) 劉豹 現(xiàn)代控制理論（第二版） 機(jī)械工業(yè)出版社 2000俞立 現(xiàn)代控制理論 清華大學(xué)出版社，2007謝克明 現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ) 北京工業(yè)大學(xué)出版社 2000這門(mén)課的主要內(nèi)容0、緒論1、線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述（表達(dá)形式）3、線性系統(tǒng)的能控性和能觀性（結(jié)構(gòu)分析）2、線性系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的解（定量分析） 4、李亞普諾夫穩(wěn)定性（定性分析）5、線性定常系統(tǒng)的綜合（系統(tǒng)綜合）1、控制理論的發(fā)展緒論（2）現(xiàn)代控制理論（3）大系統(tǒng)理論和智能控制理論（1）經(jīng)典控制理論自動(dòng)控制理論發(fā)展簡(jiǎn)史公元前300年古希臘發(fā)明的水鐘1769年瓦特發(fā)明的蒸汽機(jī)飛球調(diào)速器時(shí)代解決

2、問(wèn)題主要工具研究方法主要問(wèn)題經(jīng)典控制4050年代單輸入單輸出微分方程，拉氏變換，傳遞函數(shù)時(shí)域法，頻域法和根軌跡快速性，穩(wěn)定性及精度現(xiàn)代控制理論60-70年代多輸入多輸出系統(tǒng)控制微分方程，矩陣論，狀態(tài)空間法變分法，極值原理和動(dòng)態(tài)規(guī)劃等最優(yōu)控制，隨機(jī)控制和自適應(yīng)控制，魯棒控制大系統(tǒng)理論與智能控制理論70-80年代生物系統(tǒng)，社會(huì)系統(tǒng)等眾多變量綜合自動(dòng)化問(wèn)題網(wǎng)絡(luò)，電子計(jì)算機(jī)時(shí)域法大系統(tǒng)的多級(jí)遞階控制2、現(xiàn)代控制理論的基本內(nèi)容（1）線性系統(tǒng)理論：主要面對(duì)線性時(shí)不變系統(tǒng)進(jìn)行討論，討論系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)問(wèn)題(能控、能觀）和反饋控制（極點(diǎn)配置、解耦、魯棒性）等。（2）建模和系統(tǒng)辨識(shí)：建模、參數(shù)估計(jì)（3）最優(yōu)濾波理論（

3、最佳估計(jì)理論）：從受到隨機(jī)干擾的輸出對(duì)狀向量作出最優(yōu)的估計(jì)。（4）最優(yōu)控制：在給定限制條件和給定性能指標(biāo)下，使該性能指標(biāo)達(dá)到最佳值的控制規(guī)律。（5）自適應(yīng)控制：被控對(duì)象具有不確定的因素，設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)來(lái)適應(yīng)這些變化，以保證系統(tǒng)所要得最佳性能。第一章、控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述一、控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式二、系統(tǒng)微分方程轉(zhuǎn)化為狀態(tài)空間表達(dá)式三、傳遞函數(shù)與狀態(tài)空間表達(dá)式的相互轉(zhuǎn)換四、狀態(tài)方程的線性變換控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型有兩種基本類型:1、輸入輸出模型將系統(tǒng)看成是一個(gè)“黑箱”，只反映系統(tǒng)外部變量間的因果關(guān)系，不表征系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部變量，是不完全描述比如傳遞函數(shù)、微分方程等2、狀態(tài)空間模型對(duì)系統(tǒng)的完全描述

4、，反映了系統(tǒng)輸入、輸出變量與系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)變量之間的關(guān)系，包含了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的全部信息一、控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式1、狀態(tài)、狀態(tài)變量、狀態(tài)空間系統(tǒng)的狀態(tài)是指能夠完全描述系統(tǒng)時(shí)域行為的一個(gè)最小變量組。所謂完全描述，就是當(dāng)給定了初始時(shí)刻t=t0的值和t=t0時(shí)系統(tǒng)的輸入函數(shù)，那么系統(tǒng)在 t=t0任意時(shí)刻的行為能夠唯一確定。系統(tǒng)的狀態(tài)變量是指完全描述系統(tǒng)行為的最小變量組中的每一個(gè)變量。系統(tǒng)狀態(tài)變量的選擇不是唯一的。系統(tǒng)的狀態(tài)變量不一定是系統(tǒng)的輸出變量，也不一定是在物理上可測(cè)量的或可觀測(cè)的。但在實(shí)際的應(yīng)用中，狀態(tài)變量通常還是選擇容易測(cè)量的量。注意狀態(tài)空間是指由所有狀態(tài)變量為坐標(biāo)軸構(gòu)成的n維空間。狀態(tài)空間

5、中的每一個(gè)點(diǎn)都對(duì)應(yīng)著系統(tǒng)的某一狀態(tài)2、線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式及其結(jié)構(gòu)圖狀態(tài)方程輸出方程采用狀態(tài)空間描述的特點(diǎn)：（1）反映了“輸入狀態(tài)輸出”這一過(guò)程，揭示了系統(tǒng)運(yùn)行的本質(zhì)。（2）輸入引起的狀態(tài)變化是一個(gè)運(yùn)動(dòng)方程，數(shù)學(xué)上表現(xiàn)為微分方程；狀態(tài)決定輸出是一個(gè)變換過(guò)程，數(shù)學(xué)上表現(xiàn)為代數(shù)方程。（3）狀態(tài)空間方程是矩陣運(yùn)算。3、線性定常連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式的建立建立系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的兩種方式：（1）直接通過(guò)物理機(jī)理推導(dǎo)A、確定系統(tǒng)的輸入變量、輸出變量和狀態(tài)變量B、根據(jù)物理化學(xué)定理列寫(xiě)微分方程C、將微分方程轉(zhuǎn)化為關(guān)于狀態(tài)變量的一階導(dǎo)數(shù)與狀態(tài)變量、輸入變量的關(guān)系式D、整理得到標(biāo)準(zhǔn)形式（2）由系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系轉(zhuǎn)化 根據(jù)輸入輸出關(guān)系的描述（系統(tǒng)辨識(shí)、傳遞函數(shù)、差分方程）可以將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的狀態(tài)空間表達(dá)式。 注意在這種轉(zhuǎn)化過(guò)程中，狀態(tài)可能是沒(méi)有物理含義的。例子（電容取電壓、電感取電流做為狀態(tài)）LRCUiUoiR2UiUoC2R1C1二、系統(tǒng)微