最新現(xiàn)代控制理論感悟(4篇)

當(dāng)在某些事情上我們有很深的體會(huì)時(shí)，就很有必要寫一篇心得感悟，通過(guò)寫心得感悟，可以幫助我們總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)。我們?nèi)绾尾拍軐懙靡黄獌?yōu)質(zhì)的心得感悟呢？下面我?guī)痛蠹艺覍げ⒄砹艘恍﹥?yōu)秀的心得感悟范文，我們一起來(lái)了解一下吧。

現(xiàn)代控制理論感悟篇一

《現(xiàn)代控制理論》學(xué)習(xí)心得

摘 要：從經(jīng)典控制論發(fā)展到現(xiàn)代控制論,是人類對(duì)控制技術(shù)認(rèn)識(shí)上的一次飛躍。現(xiàn)代控制論是用狀態(tài)空間方法表示,概念抽象,不易掌握。對(duì)于《現(xiàn)代控制理論》這門課程，本人選擇了最為感興趣的幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分析，并談一下對(duì)于學(xué)習(xí)這么課程的一點(diǎn)心得體會(huì)。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代控制理論；學(xué)習(xí)策略；學(xué)習(xí)方法；學(xué)習(xí)心得

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展中,伴隨著學(xué)科的高度分化和高度綜合,各學(xué)科之間相互交叉、相互滲透,出現(xiàn)了橫向科學(xué)。作為跨接于自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的具有橫向科學(xué)特點(diǎn)的現(xiàn)代控制理論已成為我國(guó)理工科大學(xué)高年級(jí)的選修課和研究生的學(xué)位課。

從經(jīng)典控制論發(fā)展到現(xiàn)代控制論，是人類對(duì)控制技術(shù)認(rèn)識(shí)上的一次飛躍。經(jīng)典控制論限于處理單變量的線性定常問(wèn)題，在數(shù)學(xué)上可歸結(jié)為單變量的常系數(shù)微分方程問(wèn)題?，F(xiàn)代控制論面向多變量控制系統(tǒng)的問(wèn)題，它是以矩陣論和線性空間理論作為主要數(shù)學(xué)工具，并用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)代控制論來(lái)源于工程實(shí)際，具有明顯的工程技術(shù)特點(diǎn)，但它又屬于系統(tǒng)論范疇。系統(tǒng)論的特點(diǎn)是在數(shù)學(xué)描述的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)有的強(qiáng)有力的數(shù)學(xué)工具，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析和綜合。系統(tǒng)特性的度量，即表現(xiàn)為狀態(tài)；系統(tǒng)狀態(tài)的變化，即為動(dòng)態(tài)過(guò)程。狀態(tài)和過(guò)程在自然界、社會(huì)和思維中普遍存在?，F(xiàn)代控制論是在引入狀態(tài)和狀態(tài)空間的概念基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。狀態(tài)和狀態(tài)空間早在古典動(dòng)力學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用。在5o年代mesarovic教授曾提出“結(jié)構(gòu)不確定性原理”，指出經(jīng)典理論對(duì)于多變量系統(tǒng)不能確切描述系統(tǒng)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。后來(lái)采用狀態(tài)變量的描述方法，才完全表達(dá)出系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。6o年代初，卡爾曼(kalman)從外界輸入對(duì)狀態(tài)的控制能力以及輸出對(duì)狀態(tài)的反映能力這兩方面提出能控制性和能觀性的概念。這些概念深入揭示了系統(tǒng)的內(nèi)在特性。實(shí)際上，現(xiàn)代控制論中所研究的許多基本問(wèn)題，諸如最優(yōu)控制和最佳估計(jì)等，都是以能能控性和能觀性作為“解”的存在條件的。

現(xiàn)代控制理論是一門工程理論性強(qiáng)的課程，在自學(xué)這門課程時(shí)，深感概念抽象，不易掌握；學(xué)完之后，從工程實(shí)際抽象出一個(gè)控制論方面的課題很難，如何用現(xiàn)代控制論的基本原理去解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題則更困難，這是一個(gè)比較突出的矛盾。

對(duì)現(xiàn)代控制理論來(lái)說(shuō)，首先遇到的問(wèn)題是將實(shí)際系統(tǒng)抽象為數(shù)學(xué)模型，有了數(shù)學(xué)模型，[鍵入文字]

才能有效地去研究系統(tǒng)的各個(gè)方面。許多機(jī)電系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)?？山聘爬榫€性系統(tǒng)。線性系統(tǒng)和力學(xué)中質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)一樣，是一個(gè)理想模型，理想模型是研究復(fù)雜事物的主要方法，是對(duì)客觀事物及其變化過(guò)程的一種近似反映?，F(xiàn)代控制論從自然和社會(huì)現(xiàn)象中抽象出的理想模型，用狀態(tài)空間方法表示，再作理論上的探討。

線性系統(tǒng)理論是一門嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)。抽象嚴(yán)謹(jǐn)是其本質(zhì)的屬性，一旦體會(huì)到數(shù)學(xué)抽象的豐富含義，再不會(huì)感到枯燥乏味。線性系統(tǒng)理論是建立在線性空間的基礎(chǔ)上的，它大量使用矩陣論中深?yuàn)W的內(nèi)容，比如線性變換、子空間等，是分析中最常用的核心的內(nèi)容，要深入理解，才能體會(huì)其物理意義。比如，狀態(tài)空間分解就是一種數(shù)學(xué)分析方法。在控制論中把實(shí)際系統(tǒng)按能控性和能觀性化分成四個(gè)子空間，它們有著確切的物理概念。線性變換的核心思想在于：線性系統(tǒng)的基本性質(zhì)(如能控性、能觀性、極點(diǎn)、傳遞函數(shù)等)在線性變換下都不改變，從而可將系統(tǒng)化為特定形式，使問(wèn)題的研究變得簡(jiǎn)單而透徹。

在學(xué)習(xí)現(xiàn)代控制理論教材時(shí)，發(fā)現(xiàn)不少“引而未發(fā)”的問(wèn)題。由于作者有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與學(xué)術(shù)造詣，能深入淺出闡述問(wèn)題，發(fā)人深省。因此，通過(guò)自己反復(fù)閱讀教材，就能理解這些內(nèi)容。比如，在探討線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的零極點(diǎn)相消時(shí)，如果潛伏著不穩(wěn)定的振型，從數(shù)字表達(dá)式看不出什么問(wèn)題，但會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。那么，用什么方法消除其影響，在什么情況下又不能消除，這一系列疑點(diǎn)，需要我獨(dú)立思考。又如在構(gòu)造李雅普諾夫(lia．punov)函數(shù)判定線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性時(shí)，如果構(gòu)造不出這種函數(shù)，是否就意味著這個(gè)系統(tǒng)不穩(wěn)定了呢?不是的。因?yàn)檫@種判定方法，只給出一個(gè)充分條件，而不是必要條件。況且實(shí)際系統(tǒng)基本上都是非線性系統(tǒng)。在具體運(yùn)算中，又如在觀測(cè)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)同一問(wèn)題，大家所得的“解”互不相同。這正是在不同變換下，系統(tǒng)的過(guò)程與狀態(tài)的描述各不相同，有如同一條曲線在不同坐標(biāo)系里有不同的方程一樣；同一物理現(xiàn)象，在不同的參照系內(nèi)有不同的表述。這些都是教材中“引而未發(fā)”、引人深思的問(wèn)題。

在人一生的學(xué)習(xí)中，必須逐步培養(yǎng)一種正確的學(xué)習(xí)方法，才能通過(guò)自己的深入體會(huì)，加深對(duì)教材的真正理解。特別是概念的外延和內(nèi)涵，不能隨意擴(kuò)大或縮小，否則會(huì)在運(yùn)用公式定理去解答復(fù)雜問(wèn)題時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。與此同時(shí)，要注意發(fā)展自己對(duì)時(shí)間和空間的想象力。愛(ài)因 斯坦說(shuō)：“想象力比知識(shí)更重要”。

現(xiàn)代控制理論是由經(jīng)典控制理論發(fā)展而來(lái)的，而控制理論本身作為一種方法，在機(jī)械、電氣、控制等多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，科學(xué)中涉及的大多數(shù)問(wèn)題都可以用系統(tǒng)的概念來(lái)分析和處理。從經(jīng)典控制論發(fā)展到現(xiàn)代控制論,是人類對(duì)控制技術(shù)認(rèn)識(shí)上的一次飛躍。經(jīng)典控制論限于處理單變量的線性定常問(wèn)題,在數(shù)學(xué)上可歸結(jié)為單變量的常系數(shù)微分方程問(wèn)題?，F(xiàn) [鍵入文字]

代控制論面向多變量控制系統(tǒng)的問(wèn)題,它是以矩陣論和線性空間理論作為主要數(shù)學(xué)工具,并用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

《現(xiàn)代控制理論》是建立在狀態(tài)空間法基礎(chǔ)上的一種控制理論，是自動(dòng)控制理論的一個(gè)主要組成部分。在現(xiàn)代控制理論中，對(duì)控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)主要是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)變量的描述來(lái)進(jìn)行的，基本的方法是時(shí)間域方法。現(xiàn)代控制理論比經(jīng)典控制理論所能處理的控制問(wèn)題要廣泛得多，包括線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)，定常系統(tǒng)和時(shí)變系統(tǒng)，單變量系統(tǒng)和多變量系統(tǒng)。它所采用的方法和算法也更適合于在數(shù)字計(jì)算機(jī)上進(jìn)行。現(xiàn)代控制理論還為設(shè)計(jì)和構(gòu)造具有指定的性能指標(biāo)的最優(yōu)控制系統(tǒng)提供了可能性。

學(xué)習(xí)了這門課程之后，我發(fā)覺(jué)其具有很大的普適性，如微積分、線性代數(shù)一樣，是解決工程問(wèn)題的工具學(xué)科。我在學(xué)習(xí)這門課程時(shí)細(xì)心研讀，但仍深感概念抽象，不易掌握，學(xué)完之后，感覺(jué)如何應(yīng)用用現(xiàn)代控制論的基本原理去解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題則更困難。

綜述

60年代產(chǎn)生的控制理論是以狀態(tài)變量概念為基礎(chǔ)，利用現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法和計(jì)算機(jī)來(lái)分析、綜合復(fù)雜控制系統(tǒng)的新理論，適用于多輸入、多輸出，時(shí)變的或非線性系統(tǒng)。飛行器及其控制系統(tǒng)正是這樣的系統(tǒng)。應(yīng)用控制理論對(duì)它進(jìn)行分析、綜合能使飛行器控制系統(tǒng)的性能達(dá)到新的水平。從60年代“阿波羅”號(hào)飛船登月，70年代“阿波羅”號(hào)飛船與“聯(lián)盟”號(hào)飛船的對(duì)接，直到80年代航天飛機(jī)的成功飛行，都是與控制理論和計(jì)算機(jī)的應(yīng)用分不開的。在控制精度方面，應(yīng)用控制理論、計(jì)算機(jī)和新型元、部件，使洲際導(dǎo)彈的命中精度由幾十公里減小到百米左右。

控制理論的核心之一是最優(yōu)控制理論。這種理論在60年代初開始獲得實(shí)際應(yīng)用。這就改變了經(jīng)典控制理論以穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)品質(zhì)為中心的設(shè)計(jì)方法，而是以系統(tǒng)在整個(gè)工作期間的性能作為一個(gè)整體來(lái)考慮，尋求最優(yōu)控制規(guī)律，從而可以大大改善系統(tǒng)的性能。最優(yōu)控制理論用于發(fā)動(dòng)機(jī)燃料和轉(zhuǎn)速控制、軌跡修正最小時(shí)間控制、最優(yōu)航跡控制和自動(dòng)著陸控制等方面都取得了明顯的成果。

控制理論的另一核心是最優(yōu)估計(jì)理論（卡爾曼濾波）。它為解決飛行器控制中的隨機(jī)干擾和隨機(jī)控制問(wèn)題提供一種有力的數(shù)學(xué)工具?？柭鼮V波突破了維納 3 [鍵入文字]

濾波的局限性，適用于多輸入、多輸出線性系統(tǒng)，平穩(wěn)或非平穩(wěn)的隨機(jī)過(guò)程，在飛行器測(cè)軌-跟蹤、控制攔截和會(huì)合等方面得到廣泛應(yīng)用。

一、現(xiàn)代控制理論的發(fā)展過(guò)程

現(xiàn)代控制理論是在20世紀(jì)50年代中期迅速興起的空間技術(shù)的推動(dòng)下發(fā)展起來(lái)的?？臻g技術(shù)的發(fā)展迫切要求建立新的控制原理，以解決諸如把宇宙火箭和人造衛(wèi)星用最少燃料或最短時(shí)間準(zhǔn)確地發(fā)射到預(yù)定軌道一類的控制問(wèn)題。這類控制問(wèn)題十分復(fù)雜，采用經(jīng)典控制理論難以解決。1958年，蘇聯(lián)科學(xué)家л.с.龐特里亞金提出了名為極大值原理的綜合控制系統(tǒng)的新方法。在這之前,美國(guó)學(xué)者r.貝爾曼于1954年創(chuàng)立了動(dòng)態(tài)規(guī)劃,并在1956年應(yīng)用于控制過(guò)程。他們的研究成果解決了空間技術(shù)中出現(xiàn)的復(fù)雜控制問(wèn)題，并開拓了控制理論中最優(yōu)控制理論這一新的領(lǐng)域。1960～1961年，美國(guó)學(xué)者r.e.卡爾曼和r.s.布什建立了卡爾曼-布什濾波理論,因而有可能有效地考慮控制問(wèn)題中所存在的隨機(jī)噪聲的影響，把控制理論的研究范圍擴(kuò)大，包括了更為復(fù)雜的控制問(wèn)題。幾乎在同一時(shí)期內(nèi)，貝爾曼、卡爾曼等人把狀態(tài)空間法系統(tǒng)地引入控制理論中。狀態(tài)空間法對(duì)揭示和認(rèn)識(shí)控制系統(tǒng)的許多重要特性具有關(guān)鍵的作用。其中能控性和能觀測(cè)性尤為重要，成為控制理論兩個(gè)最基本的概念。到60年代初，一套以狀態(tài)空間法、極大值原理、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、卡爾曼-布什濾波為基礎(chǔ)的分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的新的原理和方法已經(jīng)確立，這標(biāo)志著現(xiàn)代控制理論的形成。

二、現(xiàn)代控制理論的學(xué)科內(nèi)容

現(xiàn)代控制理論所包含的學(xué)科內(nèi)容十分廣泛,主要的方面有:線性系統(tǒng)理論、非線性系統(tǒng)理論、最優(yōu)控制理論、隨機(jī)控制理論和適應(yīng)控制理論。

線性系統(tǒng)理論

它是現(xiàn)代控制理論中最為基本和比較成熟的一個(gè)分支，著重于研究線性系統(tǒng)中狀態(tài)的控制和觀測(cè)問(wèn)題，其基本的分析和綜合方法是狀態(tài)空間法。按所采用的數(shù)學(xué)工具，線性系統(tǒng)理論通常分成為三個(gè)學(xué)派：基于幾何概念和方法的幾何理論，代表人物是w.m.旺納姆;基于抽象代數(shù)方法的代數(shù)理論,代表人物是r.e.卡爾曼；基于復(fù)變量方法的頻域理論，代表人物是h.h.羅森布羅克。

非線性系統(tǒng)理論

非線性系統(tǒng)的分析和綜合理論尚不完善。研究領(lǐng)域主要還限于系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性、雙線性系統(tǒng)的控制和觀測(cè)問(wèn)題、非線性反饋問(wèn)題等。更一般的非線性系統(tǒng)理論 [鍵入文字]

還有待建立。從70年代中期以來(lái)，由微分幾何理論得出的某些方法對(duì)分析某些類型的非線性系統(tǒng)提供了有力的理論工具。

最優(yōu)控制理論

最優(yōu)控制理論是設(shè)計(jì)最優(yōu)控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)，主要研究受控系統(tǒng)在指定性能指標(biāo)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)時(shí)的控制規(guī)律及其綜合方法。在最優(yōu)控制理論中，用于綜合最優(yōu)控制系統(tǒng)的主要方法有極大值原理和動(dòng)態(tài)規(guī)劃。最優(yōu)控制理論的研究范圍正在不斷擴(kuò)大，諸如大系統(tǒng)的最優(yōu)控制、分布參數(shù)系統(tǒng)的最優(yōu)控制等。

隨機(jī)控制理論

隨機(jī)控制理論的目標(biāo)是解決隨機(jī)控制系統(tǒng)的分析和綜合問(wèn)題。維納濾波理論和卡爾曼-布什濾波理論是隨機(jī)控制理論的基礎(chǔ)之一。隨機(jī)控制理論的一個(gè)主要組成部分是隨機(jī)最優(yōu)控制，這類隨機(jī)控制問(wèn)題的求解有賴于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的概念和方法。

適應(yīng)控制理論

適應(yīng)控制系統(tǒng)是在模仿生物適應(yīng)能力的思想基礎(chǔ)上建立的一類可自動(dòng)調(diào)整本身特性的控制系統(tǒng)。適應(yīng)控制系統(tǒng)的研究?？蓺w結(jié)為如下的三個(gè)基本問(wèn)題：①識(shí)別受控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性；②在識(shí)別對(duì)象的基礎(chǔ)上選擇決策；③在決策的基礎(chǔ)上做出反應(yīng)或動(dòng)作。

三、現(xiàn)代控制理論的學(xué)習(xí)策略

俗話說(shuō)的好，興趣是最好的老師。然而從狀態(tài)空間表達(dá)式開始，就從沒(méi)有離開過(guò)大量復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式和生硬的理論，這些內(nèi)容是十分生硬枯燥的，我記得自己看書的時(shí)候經(jīng)?？粗粗头咐Я?。那么，我們?cè)撊绾尾拍軐W(xué)好現(xiàn)代控制理論這門課呢？

首先，我們必須有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。由于現(xiàn)代控制理論這門課里面有大量的數(shù)學(xué)公式和數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程，沒(méi)有扎實(shí)的餓數(shù)學(xué)基礎(chǔ)顯然是學(xué)不好這門課的。只有理解數(shù)學(xué)表達(dá)式的含義之后才可能對(duì)理論有更深層次的理解。

其次，基于我們自己的專業(yè)背景，我們要結(jié)合自己所在課題組的研究項(xiàng)目，在學(xué)習(xí)過(guò)程中盡可能的把課堂上學(xué)習(xí)到的知識(shí)技能應(yīng)用到課題項(xiàng)目中來(lái)。這樣無(wú)疑可以讓我們更好地、更有目的性的學(xué)習(xí)該門課程。

最后，我們?cè)賹W(xué)習(xí)過(guò)程中要注重控制工程的背景和意義，不用過(guò)于追究理論推導(dǎo)，突出現(xiàn)代控制理論中基本概念、性質(zhì)的工程含義。例如，可以利用能量的增加或衰減來(lái)分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而引出了反映系統(tǒng)能量的李雅普諾夫函數(shù)概念；通過(guò)分析影響系統(tǒng)性能的因素，歸納出系統(tǒng)的極點(diǎn)是影響系統(tǒng)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能的關(guān)鍵，從而提出極點(diǎn)配置的控制問(wèn)題等。

四、現(xiàn)代控制理論的學(xué)習(xí)方法

首先，學(xué)習(xí)現(xiàn)代控制理論要有選擇性。由于我們?cè)诒究破陂g已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)了機(jī)械工程控制這門課，并且現(xiàn)代控制理論課程的課時(shí)也不多，我們有必要有選擇性的重點(diǎn)學(xué)習(xí)一些與我們平時(shí)科研項(xiàng)目相關(guān)的內(nèi)容。以自己為例，我所在實(shí)驗(yàn)室主要從事的機(jī)電一體化的研發(fā)工作，控制理論是必不可少的一門基礎(chǔ)課程，在學(xué)習(xí)我較為熟悉的控制應(yīng)用案例和問(wèn)題（如plc、pid控制等）時(shí)，需要從這些控制現(xiàn)象、需求的分析入手，逐漸進(jìn)入到問(wèn)題的物理本質(zhì)和在現(xiàn)代控制中的描述與求解方法，從而建立起機(jī)械工程中的實(shí)際控制問(wèn)題與現(xiàn)代控制理論的關(guān)聯(lián)。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，通過(guò)所提出機(jī)械控制問(wèn)題的系統(tǒng)深化，揭示這些表面上獨(dú)立的理論學(xué)習(xí)內(nèi)容之間的必然聯(lián)系和規(guī)律，這樣可以幫助我們發(fā)現(xiàn)隱含在這些基本概念、方法背后的問(wèn)題求解模式，從而使我們將所學(xué)知識(shí)結(jié)合到課題中的實(shí)踐去。

其次，我們要用數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)建模的方法來(lái)解決現(xiàn)代控制理論的實(shí)際問(wèn)題。對(duì)現(xiàn)代控制理論來(lái)說(shuō),首先遇到的問(wèn)題是將實(shí)際系統(tǒng)抽象為數(shù)學(xué)模型,有了數(shù)學(xué)模型,才能有效地去研究系統(tǒng)的各個(gè)方面。許多機(jī)電系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)?？山聘爬榫€性系統(tǒng)。線性系統(tǒng)和力學(xué)中質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)一樣,是一個(gè)理想模型,理想模型是研究復(fù)雜事物的主要方法,是對(duì)客觀事物及其變化過(guò)程的一種近似反映?，F(xiàn)代控制論從自然和社會(huì)現(xiàn)象中抽象出的理想模型,用狀態(tài)空間方法表示,再作理論上的探討。

最后，在學(xué)習(xí)現(xiàn)代控制理論這門課時(shí)，我們要沿著邏輯思路,逐步深入理解,而不是僅僅注重思維的結(jié)果，在學(xué)習(xí)中還不斷提出“疑團(tuán)”,然后去尋求解答。比如,一些定理的逆命題是否成立? 成立就證明,否則舉反例。若不成立,則加什么條件可使之成立。有些定理只說(shuō)“存在”,是否“唯一”等等。從而使讀者的思維不致被書本禁錮起來(lái),不僅能學(xué)習(xí)真理,力爭(zhēng)要發(fā)展真理。從而,逐步熟悉和掌握一定的學(xué)習(xí)方法,也就是在實(shí)踐中學(xué)習(xí)方法論。這一點(diǎn)我們研究生來(lái)說(shuō)是非常重要的。

五、現(xiàn)代控制理論的學(xué)習(xí)心得

時(shí)間過(guò)得很快，轉(zhuǎn)眼之間秋學(xué)期快要結(jié)束了，而我們對(duì)于現(xiàn)代控制理論這門課程的學(xué)習(xí)也接近了尾聲。在學(xué)習(xí)這門課的過(guò)程當(dāng)中，我感覺(jué)需要深入理解教材中所說(shuō)的應(yīng)用條件的限制,不能不考慮條件,生搬硬套地去運(yùn)用理論。只有對(duì)基本概念、基本原理真正了解了,掌握住各個(gè)概念所處的位置和它們之間的區(qū)別,才能把它們真正納入自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)中來(lái)。在人一 [鍵入文字]

生的學(xué)習(xí)中,必須逐步培養(yǎng)一種正確的學(xué)習(xí)方法,才能通過(guò)自己的深入體會(huì),加深對(duì)教材的真正理解。特別是概念的外延和內(nèi)涵,不能隨意擴(kuò)大或縮小,否則會(huì)在運(yùn)用公式定理去解答復(fù)雜問(wèn)題時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。

作為研究生，我們都十分重視專業(yè)應(yīng)用能力和實(shí)際動(dòng)手能力的培養(yǎng)與提高，也非?？粗卦鷮?shí)理論基礎(chǔ)的必要性，都認(rèn)為理論學(xué)習(xí)與專業(yè)應(yīng)用能力培養(yǎng)本應(yīng)該沒(méi)有矛盾，但在有限的2年多時(shí)間內(nèi)，如何實(shí)現(xiàn)兩者的全面提高，如何平衡兩者，是我們所關(guān)注的?，F(xiàn)代控制理論課程具有明顯的理論偏向性，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，需要我們自覺(jué)地在課題研究實(shí)踐過(guò)程中更多的運(yùn)用該課程的知識(shí)。

現(xiàn)代控制理論感悟篇二

《現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)》課程總結(jié)

學(xué)號(hào)：2120120536

姓名：王文碩

現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)課程總結(jié)

學(xué)院：__機(jī)械與車輛學(xué)院_ 學(xué)號(hào)：____2120120536___ 姓名：_____王文碩______ 專業(yè)：___交通運(yùn)輸工程__ 《現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)》課程總結(jié)

學(xué)號(hào)：2120120536

姓名：王文碩

《現(xiàn)代控制理論》學(xué)習(xí)心得

摘 要：從經(jīng)典控制論發(fā)展到現(xiàn)代控制論,是人類對(duì)控制技術(shù)認(rèn)識(shí)上的一次飛躍?，F(xiàn)代控制論是用狀態(tài)空間方法表示,概念抽象,不易掌握。對(duì)于《現(xiàn)代控制理論》這門課程，本人選擇了最為感興趣的幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分析，并談一下對(duì)于學(xué)習(xí)這么課程的一點(diǎn)心得體會(huì)。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代控制理論；學(xué)習(xí)策略；學(xué)習(xí)方法；學(xué)習(xí)心得

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展中,伴隨著學(xué)科的高度分化和高度綜合,各學(xué)科之間相互交叉、相互滲透,出現(xiàn)了橫向科學(xué)。作為跨接于自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的具有橫向科學(xué)特點(diǎn)的現(xiàn)代控制理論已成為我國(guó)理工科大學(xué)高年級(jí)的選修課和研究生的學(xué)位課。

從經(jīng)典控制論發(fā)展到現(xiàn)代控制論，是人類對(duì)控制技術(shù)認(rèn)識(shí)上的一次飛躍。經(jīng)典控制論限于處理單變量的線性定常問(wèn)題，在數(shù)學(xué)上可歸結(jié)為單變量的常系數(shù)微分方程問(wèn)題?，F(xiàn)代控制論面向多變量控制系統(tǒng)的問(wèn)題，它是以矩陣論和線性空間理論作為主要數(shù)學(xué)工具，并用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)代控制論來(lái)源于工程實(shí)際，具有明顯的工程技術(shù)特點(diǎn)，但它又屬于系統(tǒng)論范疇。系統(tǒng)論的特點(diǎn)是在數(shù)學(xué)描述的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)有的強(qiáng)有力的數(shù)學(xué)工具，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析和綜合。系統(tǒng)特性的度量，即表現(xiàn)為狀態(tài)；系統(tǒng)狀態(tài)的變化，即為動(dòng)態(tài)過(guò)程。狀態(tài)和過(guò)程在自然界、社會(huì)和思維中普遍存在。現(xiàn)代控制論是在引入狀態(tài)和狀態(tài)空間的概念基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。狀態(tài)和狀態(tài)空間早在古典動(dòng)力學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用。在5o年代mesarovic教授曾提出“結(jié)構(gòu)不確定性原理”，指出經(jīng)典理論對(duì)于多變量系統(tǒng)不能確切描述系統(tǒng)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。后來(lái)采用狀態(tài)變量的描述方法，才完全表達(dá)出系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。6o年代初，卡爾曼(kalman)從外界輸入對(duì)狀態(tài)的控制能力以及輸出對(duì)狀態(tài)的反映能力這兩方面提出能控制性和能觀性的概念。這些概念深入揭示了系統(tǒng)的內(nèi)在特性。實(shí)際上，現(xiàn)代控制論中所研究的許多基本問(wèn)題，諸如最優(yōu)控制和最佳估計(jì)等，都是以能能控性和能觀性作為“解”的存在條件的。

現(xiàn)代控制理論是一門工程理論性強(qiáng)的課程，在自學(xué)這門課程時(shí)，深感概念抽象，不易掌握；學(xué)完之后，從工程實(shí)際抽象出一個(gè)控制論方面的課題很難，如何用現(xiàn)代控制論的基本原理去解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題則更困難，這是一個(gè)比較突出的矛盾。

對(duì)現(xiàn)代控制理論來(lái)說(shuō)，首先遇到的問(wèn)題是將實(shí)際系統(tǒng)抽象為數(shù)學(xué)模型，有了數(shù)學(xué)模型，才能有效地去研究系統(tǒng)的各個(gè)方面。許多機(jī)電系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)常可近似概括為線 2 《現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)》課程總結(jié)

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性系統(tǒng)。線性系統(tǒng)和力學(xué)中質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)一樣，是一個(gè)理想模型，理想模型是研究復(fù)雜事物的主要方法，是對(duì)客觀事物及其變化過(guò)程的一種近似反映?，F(xiàn)代控制論從自然和社會(huì)現(xiàn)象中抽象出的理想模型，用狀態(tài)空間方法表示，再作理論上的探討。

線性系統(tǒng)理論是一門嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)。抽象嚴(yán)謹(jǐn)是其本質(zhì)的屬性，一旦體會(huì)到數(shù)學(xué)抽象的豐富含義，再不會(huì)感到枯燥乏味。線性系統(tǒng)理論是建立在線性空間的基礎(chǔ)上的，它大量使用矩陣論中深?yuàn)W的內(nèi)容，比如線性變換、子空間等，是分析中最常用的核心的內(nèi)容，要深入理解，才能體會(huì)其物理意義。比如，狀態(tài)空間分解就是一種數(shù)學(xué)分析方法。在控制論中把實(shí)際系統(tǒng)按能控性和能觀性化分成四個(gè)子空間，它們有著確切的物理概念。線性變換的核心思想在于：線性系統(tǒng)的基本性質(zhì)(如能控性、能觀性、極點(diǎn)、傳遞函數(shù)等)在線性變換下都不改變，從而可將系統(tǒng)化為特定形式，使問(wèn)題的研究變得簡(jiǎn)單而透徹。

在學(xué)習(xí)現(xiàn)代控制理論教材時(shí)，發(fā)現(xiàn)不少“引而未發(fā)”的問(wèn)題。由于作者有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與學(xué)術(shù)造詣，能深入淺出闡述問(wèn)題，發(fā)人深省。因此，通過(guò)自己反復(fù)閱讀教材，就能理解這些內(nèi)容。比如，在探討線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的零極點(diǎn)相消時(shí)，如果潛伏著不穩(wěn)定的振型，從數(shù)字表達(dá)式看不出什么問(wèn)題，但會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。那么，用什么方法消除其影響，在什么情況下又不能消除，這一系列疑點(diǎn)，需要我獨(dú)立思考。又如在構(gòu)造李雅普諾夫(lia．punov)函數(shù)判定線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性時(shí)，如果構(gòu)造不出這種函數(shù)，是否就意味著這個(gè)系統(tǒng)不穩(wěn)定了呢?不是的。因?yàn)檫@種判定方法，只給出一個(gè)充分條件，而不是必要條件。況且實(shí)際系統(tǒng)基本上都是非線性系統(tǒng)。在具體運(yùn)算中，又如在觀測(cè)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)同一問(wèn)題，大家所得的“解”互不相同。這正是在不同變換下，系統(tǒng)的過(guò)程與狀態(tài)的描述各不相同，有如同一條曲線在不同坐標(biāo)系里有不同的方程一樣；同一物理現(xiàn)象，在不同的參照系內(nèi)有不同的表述。這些都是教材中“引而未發(fā)”、引人深思的問(wèn)題。

在人一生的學(xué)習(xí)中，必須逐步培養(yǎng)一種正確的學(xué)習(xí)方法，才能通過(guò)自己的深入體會(huì)，加深對(duì)教材的真正理解。特別是概念的外延和內(nèi)涵，不能隨意擴(kuò)大或縮小，否則會(huì)在運(yùn)用公式定理去解答復(fù)雜問(wèn)題時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。與此同時(shí)，要注意發(fā)展自己對(duì)時(shí)間和空間的想象力。愛(ài)因 斯坦說(shuō)：“想象力比知識(shí)更重要”。

現(xiàn)代控制理論是由經(jīng)典控制理論發(fā)展而來(lái)的，而控制理論本身作為一種方法，在機(jī)械、電氣、控制等多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，科學(xué)中涉及的大多數(shù)問(wèn)題都可以用系統(tǒng)的概念來(lái)分析和處理。從經(jīng)典控制論發(fā)展到現(xiàn)代控制論,是人類對(duì)控制技術(shù)認(rèn)識(shí)上的一次飛躍。經(jīng)典控制論限于處理單變量的線性定常問(wèn)題,在數(shù)學(xué)上可歸結(jié)為單變量的常系數(shù)微分方程問(wèn)題?，F(xiàn)代控制論面向多變量控制系統(tǒng)的問(wèn)題,它是以矩陣論和線性空間理論作為主要數(shù)學(xué)工具,并用 《現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)》課程總結(jié)

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姓名：王文碩

計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

《現(xiàn)代控制理論》是建立在狀態(tài)空間法基礎(chǔ)上的一種控制理論，是自動(dòng)控制理論的一個(gè)主要組成部分。在現(xiàn)代控制理論中，對(duì)控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)主要是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)變量的描述來(lái)進(jìn)行的，基本的方法是時(shí)間域方法。現(xiàn)代控制理論比經(jīng)典控制理論所能處理的控制問(wèn)題要廣泛得多，包括線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)，定常系統(tǒng)和時(shí)變系統(tǒng)，單變量系統(tǒng)和多變量系統(tǒng)。它所采用的方法和算法也更適合于在數(shù)字計(jì)算機(jī)上進(jìn)行?，F(xiàn)代控制理論還為設(shè)計(jì)和構(gòu)造具有指定的性能指標(biāo)的最優(yōu)控制系統(tǒng)提供了可能性。

學(xué)習(xí)了這門課程之后，我發(fā)覺(jué)其具有很大的普適性，如微積分、線性代數(shù)一樣，是解決工程問(wèn)題的工具學(xué)科。我在學(xué)習(xí)這門課程時(shí)細(xì)心研讀，但仍深感概念抽象，不易掌握，學(xué)完之后，感覺(jué)如何應(yīng)用用現(xiàn)代控制論的基本原理去解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題則更困難。

一、現(xiàn)代控制理論的發(fā)展過(guò)程

現(xiàn)代控制理論是在20世紀(jì)50年代中期迅速興起的空間技術(shù)的推動(dòng)下發(fā)展起來(lái)的?？臻g技術(shù)的發(fā)展迫切要求建立新的控制原理，以解決諸如把宇宙火箭和人造衛(wèi)星用最少燃料或最短時(shí)間準(zhǔn)確地發(fā)射到預(yù)定軌道一類的控制問(wèn)題。這類控制問(wèn)題十分復(fù)雜，采用經(jīng)典控制理論難以解決。1958年，蘇聯(lián)科學(xué)家л.с.龐特里亞金提出了名為極大值原理的綜合控制系統(tǒng)的新方法。在這之前,美國(guó)學(xué)者r.貝爾曼于1954年創(chuàng)立了動(dòng)態(tài)規(guī)劃,并在1956年應(yīng)用于控制過(guò)程。他們的研究成果解決了空間技術(shù)中出現(xiàn)的復(fù)雜控制問(wèn)題，并開拓了控制理論中最優(yōu)控制理論這一新的領(lǐng)域。1960～1961年，美國(guó)學(xué)者r.e.卡爾曼和r.s.布什建立了卡爾曼-布什濾波理論,因而有可能有效地考慮控制問(wèn)題中所存在的隨機(jī)噪聲的影響，把控制理論的研究范圍擴(kuò)大，包括了更為復(fù)雜的控制問(wèn)題。幾乎在同一時(shí)期內(nèi)，貝爾曼、卡爾曼等人把狀態(tài)空間法系統(tǒng)地引入控制理論中。狀態(tài)空間法對(duì)揭示和認(rèn)識(shí)控制系統(tǒng)的許多重要特性具有關(guān)鍵的作用。其中能控性和能觀測(cè)性尤為重要，成為控制理論兩個(gè)最基本的概念。到60年代初，一套以狀態(tài)空間法、極大值原理、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、卡爾曼-布什濾波為基礎(chǔ)的分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的新的原理和方法已經(jīng)確立，這標(biāo)志著現(xiàn)代控制理論的形成。

二、現(xiàn)代控制理論的學(xué)科內(nèi)容

現(xiàn)代控制理論所包含的學(xué)科內(nèi)容十分廣泛,主要的方面有:線性系統(tǒng)理論、非線性系統(tǒng)理 《現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)》課程總結(jié)

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姓名：王文碩

論、最優(yōu)控制理論、隨機(jī)控制理論和適應(yīng)控制理論。

線性系統(tǒng)理論

它是現(xiàn)代控制理論中最為基本和比較成熟的一個(gè)分支，著重于研究線性系統(tǒng)中狀態(tài)的控制和觀測(cè)問(wèn)題，其基本的分析和綜合方法是狀態(tài)空間法。按所采用的數(shù)學(xué)工具，線性系統(tǒng)理論通常分成為三個(gè)學(xué)派：基于幾何概念和方法的幾何理論，代表人物是w.m.旺納姆;基于抽象代數(shù)方法的代數(shù)理論,代表人物是r.e.卡爾曼；基于復(fù)變量方法的頻域理論，代表人物是h.h.羅森布羅克。

非線性系統(tǒng)理論

非線性系統(tǒng)的分析和綜合理論尚不完善。研究領(lǐng)域主要還限于系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性、雙線性系統(tǒng)的控制和觀測(cè)問(wèn)題、非線性反饋問(wèn)題等。更一般的非線性系統(tǒng)理論還有待建立。從70年代中期以來(lái)，由微分幾何理論得出的某些方法對(duì)分析某些類型的非線性系統(tǒng)提供了有力的理論工具。

最優(yōu)控制理論

最優(yōu)控制理論是設(shè)計(jì)最優(yōu)控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)，主要研究受控系統(tǒng)在指定性能指標(biāo)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)時(shí)的控制規(guī)律及其綜合方法。在最優(yōu)控制理論中，用于綜合最優(yōu)控制系統(tǒng)的主要方法有極大值原理和動(dòng)態(tài)規(guī)劃。最優(yōu)控制理論的研究范圍正在不斷擴(kuò)大，諸如大系統(tǒng)的最優(yōu)控制、分布參數(shù)系統(tǒng)的最優(yōu)控制等。

隨機(jī)控制理論

隨機(jī)控制理論的目標(biāo)是解決隨機(jī)控制系統(tǒng)的分析和綜合問(wèn)題。維納濾波理論和卡爾曼-布什濾波理論是隨機(jī)控制理論的基礎(chǔ)之一。隨機(jī)控制理論的一個(gè)主要組成部分是隨機(jī)最優(yōu)控制，這類隨機(jī)控制問(wèn)題的求解有賴于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的概念和方法。

適應(yīng)控制理論

適應(yīng)控制系統(tǒng)是在模仿生物適應(yīng)能力的思想基礎(chǔ)上建立的一類可自動(dòng)調(diào)整本身特性的控制系統(tǒng)。適應(yīng)控制系統(tǒng)的研究?？蓺w結(jié)為如下的三個(gè)基本問(wèn)題：①識(shí)別受控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性；②在識(shí)別對(duì)象的基礎(chǔ)上選擇決策；③在決策的基礎(chǔ)上做出反應(yīng)或動(dòng)作。

三、現(xiàn)代控制理論的學(xué)習(xí)策略

俗話說(shuō)的好，興趣是最好的老師。然而從狀態(tài)空間表達(dá)式開始，就從沒(méi)有離開過(guò)大量復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式和生硬的理論，這些內(nèi)容是十分生硬枯燥的，我記得自己看書的時(shí)候經(jīng)?？粗粗头咐Я?。那么，我們?cè)撊绾尾拍軐W(xué)好現(xiàn)代控制理論這門課呢？

首先，我們必須有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。由于現(xiàn)代控制理論這門課里面有大量的數(shù)學(xué)公式和數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程，沒(méi)有扎實(shí)的餓數(shù)學(xué)基礎(chǔ)顯然是學(xué)不好這門課的。只有理解數(shù)學(xué)表達(dá)式的含義 5 《現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)》課程總結(jié)

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姓名：王文碩

之后才可能對(duì)理論有更深層次的理解。

其次，基于我們自己的專業(yè)背景，我們要結(jié)合自己所在課題組的研究項(xiàng)目，在學(xué)習(xí)過(guò)程中盡可能的把課堂上學(xué)習(xí)到的知識(shí)技能應(yīng)用到課題項(xiàng)目中來(lái)。這樣無(wú)疑可以讓我們更好地、更有目的性的學(xué)習(xí)該門課程。

最后，我們?cè)賹W(xué)習(xí)過(guò)程中要注重控制工程的背景和意義，不用過(guò)于追究理論推導(dǎo)，突出現(xiàn)代控制理論中基本概念、性質(zhì)的工程含義。例如，可以利用能量的增加或衰減來(lái)分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而引出了反映系統(tǒng)能量的李雅普諾夫函數(shù)概念；通過(guò)分析影響系統(tǒng)性能的因素，歸納出系統(tǒng)的極點(diǎn)是影響系統(tǒng)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能的關(guān)鍵，從而提出極點(diǎn)配置的控制問(wèn)題等。

四、現(xiàn)代控制理論的學(xué)習(xí)方法

首先，學(xué)習(xí)現(xiàn)代控制理論要有選擇性。由于我們?cè)诒究破陂g已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)了機(jī)械工程控制這門課，并且現(xiàn)代控制理論課程的課時(shí)也不多，我們有必要有選擇性的重點(diǎn)學(xué)習(xí)一些與我們平時(shí)科研項(xiàng)目相關(guān)的內(nèi)容。以自己為例，我所在實(shí)驗(yàn)室主要從事的機(jī)電一體化的研發(fā)工作，控制理論是必不可少的一門基礎(chǔ)課程，在學(xué)習(xí)我較為熟悉的控制應(yīng)用案例和問(wèn)題（如plc、pid控制等）時(shí)，需要從這些控制現(xiàn)象、需求的分析入手，逐漸進(jìn)入到問(wèn)題的物理本質(zhì)和在現(xiàn)代控制中的描述與求解方法，從而建立起機(jī)械工程中的實(shí)際控制問(wèn)題與現(xiàn)代控制理論的關(guān)聯(lián)。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，通過(guò)所提出機(jī)械控制問(wèn)題的系統(tǒng)深化，揭示這些表面上獨(dú)立的理論學(xué)習(xí)內(nèi)容之間的必然聯(lián)系和規(guī)律，這樣可以幫助我們發(fā)現(xiàn)隱含在這些基本概念、方法背后的問(wèn)題求解模式，從而使我們將所學(xué)知識(shí)結(jié)合到課題中的實(shí)踐去。

其次，我們要用數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)建模的方法來(lái)解決現(xiàn)代控制理論的實(shí)際問(wèn)題。對(duì)現(xiàn)代控制理論來(lái)說(shuō),首先遇到的問(wèn)題是將實(shí)際系統(tǒng)抽象為數(shù)學(xué)模型,有了數(shù)學(xué)模型,才能有效地去研究系統(tǒng)的各個(gè)方面。許多機(jī)電系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)?？山聘爬榫€性系統(tǒng)。線性系統(tǒng)和力學(xué)中質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)一樣,是一個(gè)理想模型,理想模型是研究復(fù)雜事物的主要方法,是對(duì)客觀事物及其變化過(guò)程的一種近似反映?，F(xiàn)代控制論從自然和社會(huì)現(xiàn)象中抽象出的理想模型,用狀態(tài)空間方法表示,再作理論上的探討。

最后，在學(xué)習(xí)現(xiàn)代控制理論這門課時(shí)，我們要沿著邏輯思路,逐步深入理解,而不是僅僅注重思維的結(jié)果，在學(xué)習(xí)中還不斷提出“疑團(tuán)”,然后去尋求解答。比如,一些定理的逆命題是否成立? 成立就證明,否則舉反例。若不成立,則加什么條件可使之成立。有些定理只說(shuō)“存在”,是否“唯一”等等。從而使讀者的思維不致被書本禁錮起來(lái),不僅能學(xué)習(xí)真理,力爭(zhēng)要發(fā) 6 《現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)》課程總結(jié)

學(xué)號(hào)：2120120536

姓名：王文碩

展真理。從而,逐步熟悉和掌握一定的學(xué)習(xí)方法,也就是在實(shí)踐中學(xué)習(xí)方法論。這一點(diǎn)我們研究生來(lái)說(shuō)是非常重要的。

五、現(xiàn)代控制理論的學(xué)習(xí)心得

時(shí)間過(guò)得很快，轉(zhuǎn)眼之間秋學(xué)期快要結(jié)束了，而我們對(duì)于現(xiàn)代控制理論這門課程的學(xué)習(xí)也接近了尾聲。在學(xué)習(xí)這門課的過(guò)程當(dāng)中，我感覺(jué)需要深入理解教材中所說(shuō)的應(yīng)用條件的限制,不能不考慮條件,生搬硬套地去運(yùn)用理論。只有對(duì)基本概念、基本原理真正了解了,掌握住各個(gè)概念所處的位置和它們之間的區(qū)別,才能把它們真正納入自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)中來(lái)。在人一生的學(xué)習(xí)中,必須逐步培養(yǎng)一種正確的學(xué)習(xí)方法,才能通過(guò)自己的深入體會(huì),加深對(duì)教材的真正理解。特別是概念的外延和內(nèi)涵,不能隨意擴(kuò)大或縮小,否則會(huì)在運(yùn)用公式定理去解答復(fù)雜問(wèn)題時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。

作為研究生，我們都十分重視專業(yè)應(yīng)用能力和實(shí)際動(dòng)手能力的培養(yǎng)與提高，也非?？粗卦鷮?shí)理論基礎(chǔ)的必要性，都認(rèn)為理論學(xué)習(xí)與專業(yè)應(yīng)用能力培養(yǎng)本應(yīng)該沒(méi)有矛盾，但在有限的2年多時(shí)間內(nèi)，如何實(shí)現(xiàn)兩者的全面提高，如何平衡兩者，是我們所關(guān)注的?，F(xiàn)代控制理論課程具有明顯的理論偏向性，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，需要我們自覺(jué)地在課題研究實(shí)踐過(guò)程中更多的運(yùn)用該課程的知識(shí)。

現(xiàn)代控制理論感悟篇三

現(xiàn)代控制理論學(xué)習(xí)心得

一、綜述

60年代產(chǎn)生的現(xiàn)代控制理論是以狀態(tài)變量概念為基礎(chǔ)，利用現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法和計(jì)算機(jī)來(lái)分析、綜合復(fù)雜控制系統(tǒng)的新理論，適用于多輸入、多輸出，時(shí)變的或非線性系統(tǒng)。飛行器及其控制系統(tǒng)正是這樣的系統(tǒng)。應(yīng)用現(xiàn)代控制理論對(duì)它進(jìn)行分析、綜合能使飛行器控制系統(tǒng)的性能達(dá)到新的水平。從60年代“阿波羅”號(hào)飛船登月，70年代“阿波羅”號(hào)飛船與“聯(lián)盟”號(hào)飛船的對(duì)接，直到80年代航天飛機(jī)的成功飛行，都是與現(xiàn)代控制理論和計(jì)算機(jī)的應(yīng)用分不開的。在控制精度方面，應(yīng)用現(xiàn)代控制理論、計(jì)算機(jī)和新型元、部件，使洲際導(dǎo)彈的命中精度由幾十公里減小到百米左右。

現(xiàn)代控制理論的核心之一是最優(yōu)現(xiàn)代控制理論。這種理論在60年代初開始獲得實(shí)際應(yīng)用。這就改變了經(jīng)典現(xiàn)代控制理論以穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)品質(zhì)為中心的設(shè)計(jì)方法，而是以系統(tǒng)在整個(gè)工作期間的性能作為一個(gè)整體來(lái)考慮，尋求最優(yōu)控制規(guī)律，從而可以大大改善系統(tǒng)的性能。最優(yōu)現(xiàn)代控制理論用于發(fā)動(dòng)機(jī)燃料和轉(zhuǎn)速控制、軌跡修正最小時(shí)間控制、最優(yōu)航跡控制和自動(dòng)著陸控制等方面都取得了明顯的成果。

現(xiàn)代控制理論的另一核心是最優(yōu)估計(jì)理論（卡爾曼濾波）。它為解決飛行器控制中的隨機(jī)干擾和隨機(jī)控制問(wèn)題提供一種有力的數(shù)學(xué)工具?？柭鼮V波突破了維納濾波的局限性，適用于多輸入、多輸出線性系統(tǒng)，平穩(wěn)或非平穩(wěn)的隨機(jī)過(guò)程，在飛行器測(cè)軌-跟蹤、控制攔截和會(huì)合等方面得到廣泛應(yīng)用。

二、發(fā)展過(guò)程

20世紀(jì)50年代中期,科學(xué)技術(shù)及生產(chǎn)力的發(fā)展，特別是空間技術(shù)的發(fā)展，迫切要求解決更復(fù)雜的多變量系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)的最優(yōu)控制問(wèn)題(例如火箭和宇航器的導(dǎo)航、跟蹤和著陸過(guò)程中的高精度、低消耗控制,到達(dá)目標(biāo)的控制時(shí)間最小等)。實(shí)踐的需求推動(dòng)了現(xiàn)代控制理論的進(jìn)步，同時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也從計(jì)算手段上為現(xiàn)代控制理論的發(fā)展提供了條件，適合于描述航天器的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，又便于計(jì)算機(jī)求解的狀態(tài)空間模型成為主要的模型形式。

俄國(guó)數(shù)學(xué)家李雅普諾夫1892年創(chuàng)立的穩(wěn)定性理論被引入到控制中。1956年,美國(guó)數(shù)學(xué)家貝爾曼(n)提出了離散多階段決策的最優(yōu)性原理，創(chuàng)立了動(dòng)態(tài)規(guī)劃。之后，貝爾曼等人提出了狀態(tài)分析法；并于1964年將離散多階段決策的動(dòng)態(tài)規(guī)劃法解決了連續(xù)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的最優(yōu)控制問(wèn)題。

美國(guó)數(shù)學(xué)家卡爾曼()等人于1959年提出了著名的卡爾曼濾波器，1960年又在控制系統(tǒng)的研究中成功地應(yīng)用了狀態(tài)空間法，提出系統(tǒng)的能控性和能觀測(cè)性問(wèn)題。1956年，前蘇聯(lián)科學(xué)家龐特里亞金(agin)提出極大值原理，并于1961年證明并發(fā)表了極大值原理。極大值原理和動(dòng)態(tài)規(guī)劃為解決最優(yōu)控制問(wèn)題提供了理論工具。

到1960年代初，一套以狀態(tài)方程作為描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，以最優(yōu)控制和卡爾曼濾波為核心的控制系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)的新原理和方法基本確定，現(xiàn)代控制理論應(yīng)運(yùn)而生。

進(jìn)入20世紀(jì)60年代，英國(guó)現(xiàn)代控制理論學(xué)者羅森布洛克(rock)、歐文斯()和麥克法輪(lane)研究了使用于計(jì)算機(jī)輔助控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的現(xiàn)代頻域法理論，將經(jīng)典現(xiàn)代控制理論傳遞函數(shù)的概念推廣到多變量系統(tǒng)，并探討了傳遞函數(shù)矩陣與狀態(tài)方程之間的等價(jià)轉(zhuǎn)換關(guān)系，為進(jìn)一步建立統(tǒng)一的線性系統(tǒng)理論奠定了基礎(chǔ)。

20世紀(jì)70年代瑞典現(xiàn)代控制理論學(xué)者奧斯特隆姆()和法國(guó)現(xiàn)代控制理論學(xué)者朗道()朗道在自適應(yīng)現(xiàn)代控制理論和應(yīng)用方面作出了貢獻(xiàn)。與此同時(shí),關(guān)于系統(tǒng)辨識(shí)、最優(yōu)控制、離散時(shí)間系統(tǒng)和自適應(yīng)控制的發(fā)展大大豐富了現(xiàn)代控制理論的內(nèi)容。

現(xiàn)代控制理論主要利用計(jì)算機(jī)作為系統(tǒng)建模分析、設(shè)計(jì)乃至控制的手段,適用于多變量、非線性、時(shí)變系統(tǒng)。它在本質(zhì)上是一種“時(shí)域法”但并不是對(duì)經(jīng)典頻域法的從頻率域回到時(shí)間域的簡(jiǎn)單再回歸，而是立足于新的分析方法，有著新的目標(biāo)的新理論。

現(xiàn)代控制理論研究?jī)?nèi)容非常廣泛,主要包括三個(gè)基本內(nèi)容：多變量線性系統(tǒng)理論、最優(yōu)現(xiàn)代控制理論以及最優(yōu)估計(jì)與系統(tǒng)辨識(shí)理論。現(xiàn)代控制理論從理論上解決了系統(tǒng)的能控性、能觀測(cè)性、穩(wěn)定性以及許多復(fù)雜系統(tǒng)的控制問(wèn)題。

三、現(xiàn)代控制理論的學(xué)科內(nèi)容

現(xiàn)代控制理論所包含的學(xué)科內(nèi)容十分廣泛,主要的方面有:線性系統(tǒng)理論、非線性系統(tǒng)理論、最優(yōu)現(xiàn)代控制理論、隨機(jī)現(xiàn)代控制理論和適應(yīng)現(xiàn)代控制理論。

線性系統(tǒng)理論：它是現(xiàn)代控制理論中最為基本和比較成熟的一個(gè)分支，著重于研究線性系統(tǒng)中狀態(tài)的控制和觀測(cè)問(wèn)題，其基本的分析和綜合方法是狀態(tài)空間法。按所采用的數(shù)學(xué)工具，線性系統(tǒng)理論通常分成為三個(gè)學(xué)派：基于幾何概念和方法的幾何理論，代表人物是w.m.旺納姆;基于抽象代數(shù)方法的代數(shù)理論,代表人物是r.e.卡爾曼；基于復(fù)變量方法的頻域理論，代表人物是h.h.羅森布羅克。

非線性系統(tǒng)理論：非線性系統(tǒng)的分析和綜合理論尚不完善。研究領(lǐng)域主要還限于系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性、雙線性系統(tǒng)的控制和觀測(cè)問(wèn)題、非線性反饋問(wèn)題等。更一般的非線性系統(tǒng)理論還有待建立。從70年代中期以來(lái)，由微分幾何理論得出的某些方法對(duì)分析某些類型的非線性系統(tǒng)提供了有力的理論工具。

最優(yōu)現(xiàn)代控制理論：最優(yōu)現(xiàn)代控制理論是設(shè)計(jì)最優(yōu)控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)，主要研究受控系統(tǒng)在指定性能指標(biāo)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)時(shí)的控制規(guī)律及其綜合方法。在最優(yōu)現(xiàn)代控制理論中，用于綜合最優(yōu)控制系統(tǒng)的主要方法有極大值原理和動(dòng)態(tài)規(guī)劃。最優(yōu)現(xiàn)代控制理論的研究范圍正在不斷擴(kuò)大，諸如大系統(tǒng)的最優(yōu)控制、分布參數(shù)系統(tǒng)的最優(yōu)控制等。

隨機(jī)現(xiàn)代控制理論：隨機(jī)現(xiàn)代控制理論的目標(biāo)是解決隨機(jī)控制系統(tǒng)的分析和綜合問(wèn)題。維納濾波理論和卡爾曼-布什濾波理論是隨機(jī)現(xiàn)代控制理論的基礎(chǔ)之一。隨機(jī)現(xiàn)代控制理論的一個(gè)主要組成部分是隨機(jī)最優(yōu)控制，這類隨機(jī)控制問(wèn)題的求解有賴于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的概念和方法。

適應(yīng)現(xiàn)代控制理論：適應(yīng)控制系統(tǒng)是在模仿生物適應(yīng)能力的思想基礎(chǔ)上建立的一類可自動(dòng)調(diào)整本身特性的控制系統(tǒng)。適應(yīng)控制系統(tǒng)的研究常可歸結(jié)為如下的三個(gè)基本問(wèn)題：①識(shí)別受控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性；②在識(shí)別對(duì)象的基礎(chǔ)上選擇決策；③在決策的基礎(chǔ)上做出反應(yīng)或動(dòng)作。

四、經(jīng)典現(xiàn)代控制理論的特點(diǎn)

經(jīng)典現(xiàn)代控制理論以拉氏變換為數(shù)學(xué)工具，以單輸入－單輸出的線性定常系統(tǒng)為主要的研究對(duì)象。將描述系統(tǒng)的微分方程或差分方程變換到復(fù)數(shù)域中，得到系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，并以此作為基礎(chǔ)在頻率域中對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，確定控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。通常是采用反饋控制，構(gòu)成所謂閉環(huán)控制系統(tǒng)。經(jīng)典現(xiàn)代控制理論具有明顯的局限性，突出的是難以有效地應(yīng)用于時(shí)變系統(tǒng)、多變量系統(tǒng)，也難以揭示系統(tǒng)更為深刻的特性。當(dāng)把這種理論推廣到更為復(fù)雜的系統(tǒng)時(shí)，經(jīng)典現(xiàn)代控制理論就顯得無(wú)能為力了，這是因?yàn)樗囊韵聨讉€(gè)特點(diǎn)所決定。

1．經(jīng)典現(xiàn)代控制理論只限于研究線性定常系統(tǒng)，即使對(duì)最簡(jiǎn)單的非線性系統(tǒng)也是無(wú)法處理的；這就從本質(zhì)上忽略了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的內(nèi)在特性，也不能處理輸入和輸出皆大于1的系統(tǒng)。實(shí)際上，大多數(shù)工程對(duì)象都是多輸入－多輸出系統(tǒng)，盡管人們做了很多嘗試，但是，用經(jīng)典現(xiàn)代控制理論設(shè)計(jì)這類系統(tǒng)都沒(méi)有得到滿意的結(jié)果； 2．經(jīng)典現(xiàn)代控制理論采用試探法設(shè)計(jì)系統(tǒng)。即根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選用合適的、簡(jiǎn)單的、工程上易于實(shí)現(xiàn)的控制器，然后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，直至找到滿意的結(jié)果為止。雖然這種設(shè)計(jì)方法具有實(shí)用等很多完整，從而促使現(xiàn)代控制理論的發(fā)展：對(duì)經(jīng)典理論的精確化、數(shù)學(xué)化及理論化。優(yōu)點(diǎn)，但是，在推理上卻是不能令人滿意的，效果也不是最佳的。綜上所述，經(jīng)典現(xiàn)代控制理論的最主要的特點(diǎn)是：線性定常對(duì)象，單輸入單輸出，完成指定任務(wù)。

五、現(xiàn)代控制理論的目的、特點(diǎn)及方法

經(jīng)典現(xiàn)代控制理論只研究一個(gè)輸入輸出變量，且固定參數(shù)的定常系統(tǒng)。其數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是拉普拉斯變換，分析綜合的方法為頻率響應(yīng)特性等。然而，即使傳遞函數(shù)相同，系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)也可以不同。因此，用傳遞函數(shù)描述系統(tǒng)有時(shí)是不完整的。如果只知道端部狀態(tài)，對(duì)于充分了解一個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀況和掌握系統(tǒng)的整體性質(zhì)也是不夠的。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，人們的目標(biāo)也越高。這意味著人們要研究更復(fù)雜的系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)里包含了更多相互作用的元素。對(duì)控制系統(tǒng)也有了更高的精確性和穩(wěn)定性的需求。此外，還有其他方面的要求諸如：節(jié)能，降低成本，縮短操作時(shí)間等。優(yōu)化以上這些指標(biāo)的參數(shù)不可避免的要使用到非線性系統(tǒng)，優(yōu)化現(xiàn)代控制理論需要使用到非線性時(shí)變控制規(guī)律。這些都是現(xiàn)代控制理論的研究目的。

它不僅描述了系統(tǒng)的外部特性，而且描述和揭示了系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)和性能。它分析和綜合的目標(biāo)是在揭示系統(tǒng)內(nèi)在規(guī)律的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在一定意義下的最優(yōu)化。它的構(gòu)成帶有更高的仿生特點(diǎn)，現(xiàn)代控制理論以線性代數(shù)和微分方程為主要的數(shù)學(xué)工具，以狀態(tài)空間法為基限于單純的閉環(huán)，而擴(kuò)展為適應(yīng)環(huán)、學(xué)習(xí)環(huán)等。較之經(jīng)典現(xiàn)代控制理論，現(xiàn)代控制理論的研究對(duì)象要廣泛得多，原則上講，它既可以是單變量的、線性的、定常的、連續(xù)的，也可以是多變量的、非線性的、時(shí)變的、離散的?，F(xiàn)代控制理論具有以下特點(diǎn)：１．控制對(duì)象結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變 控制對(duì)象結(jié)構(gòu)由簡(jiǎn)單的單回路模式向多回路模式轉(zhuǎn)變，即從單輸入單輸出向多輸入多輸出。它必須處理極為復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化和控制問(wèn)題。2．研究工具的轉(zhuǎn)變（1）積分變換法向矩陣?yán)碚?、幾何方法轉(zhuǎn)變，由頻率法轉(zhuǎn)向狀態(tài)空間的研究；（2）計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，由手工計(jì)算轉(zhuǎn)向計(jì)算機(jī)計(jì)算。3．建模手段的轉(zhuǎn)變 由機(jī)理建模向統(tǒng)計(jì)建模轉(zhuǎn)變，開始采用參數(shù)估計(jì)和系統(tǒng)辨識(shí)的統(tǒng)計(jì)建模方法。

現(xiàn)代控制理論它采用了狀態(tài)空間變量法進(jìn)行分析，計(jì)算。不僅可以了解系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系，而且能了解和控制系統(tǒng)內(nèi)部的特征。這把原來(lái)經(jīng)典現(xiàn)代控制理論的簡(jiǎn)單模型轉(zhuǎn)化為更接近現(xiàn)實(shí)的模型，使過(guò)去被忽略掉的一些方面，如系統(tǒng)內(nèi)部各元素的交互作用和反饋，都被考慮進(jìn)去了。它提供了一個(gè)統(tǒng)一而強(qiáng)大的描述系統(tǒng)的方法，可處理多變量和單變量系統(tǒng)、定常和時(shí)變系統(tǒng)。其基本分析綜合方法為：時(shí)域方法，包括：微分方程，線性代數(shù)，數(shù)值計(jì)算等。因此現(xiàn)代控制理論比經(jīng)典現(xiàn)代控制理論所能處理的控制問(wèn)題要廣泛得多，它所采用的方法和算法也更適合于在數(shù)字計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，適合于現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)中的日趨復(fù)雜和精度要求趨高的情況。

六、現(xiàn)代控制理論的學(xué)習(xí)心得

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展中,伴隨著學(xué)科的高度分化和高度綜合,各學(xué)科之間相互交叉、相互滲透,出現(xiàn)了橫向科學(xué)。作為跨接于自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的具有橫向科學(xué)特點(diǎn)的現(xiàn)代現(xiàn)代控制理論已成為我國(guó)理工科大學(xué)高年級(jí)的選修課和研究生的學(xué)位課。

從經(jīng)典控制論發(fā)展到現(xiàn)代控制理論，是人類對(duì)控制技術(shù)認(rèn)識(shí)上的一次飛躍。經(jīng)典控制論限于處理單變量的線性定常問(wèn)題，在數(shù)學(xué)上可歸結(jié)為單變量的常系數(shù)微分方程問(wèn)題。現(xiàn)代控制理論面向多變量控制系統(tǒng)的問(wèn)題，它是以矩陣論和線性空間理論作為主要數(shù)學(xué)工具，并用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)代控制理論來(lái)源于工程實(shí)際，具有明顯的工程技術(shù)特點(diǎn)，但它又屬于系統(tǒng)論范疇。系統(tǒng)論的特點(diǎn)是在數(shù)學(xué)描述的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)有的強(qiáng)有力的數(shù)學(xué)工具，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析和綜合。系統(tǒng)特性的度量，即表現(xiàn)為狀態(tài)；系統(tǒng)狀態(tài)的變化，即為動(dòng)態(tài)過(guò)程。狀態(tài)和過(guò)程在自然界、社會(huì)和思維中普遍存在。現(xiàn)代控制理論是在引入狀態(tài)和狀態(tài)空間的概念基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。狀態(tài)和狀態(tài)空間早在古典動(dòng)力學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用。在5o年代mesarovic教授曾提出“結(jié)構(gòu)不確定性原理”，指出經(jīng)典理論對(duì)于多變量系統(tǒng)不能確切描述系統(tǒng)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。后來(lái)采用狀態(tài)變量的描述方法，才完全表達(dá)出系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。6o年代初，卡爾曼(kalman)從外界輸入對(duì)狀態(tài)的控制能力以及輸出對(duì)狀態(tài)的反映能力這兩方面提出能控制性和能觀性的概念。這些概念深入揭示了系統(tǒng)的內(nèi)在特性。實(shí)際上，現(xiàn)代控制理論中所研究的許多基本問(wèn)題，諸如最優(yōu)控制和最佳估計(jì)等，都是以能能控性和能觀性作為“解”的存在條件的?，F(xiàn)代現(xiàn)代控制理論是一門工程理論性強(qiáng)的課程，在自學(xué)這門課程時(shí)，深感概念抽象，不易掌握；學(xué)完之后，從工程實(shí)際抽象出一個(gè)控制論方面的課題很難，如何用現(xiàn)代控制理論的基本原理去解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題則更困難，這是一個(gè)比較突出的矛盾。

對(duì)現(xiàn)代現(xiàn)代控制理論來(lái)說(shuō)，首先遇到的問(wèn)題是將實(shí)際系統(tǒng)抽象為數(shù)學(xué)模型，有了數(shù)學(xué)模型，才能有效地去研究系統(tǒng)的各個(gè)方面。許多機(jī)電系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)常可近似概括為線性系統(tǒng)。線性系統(tǒng)和力學(xué)中質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)一樣，是一個(gè)理想模型，理想模型是研究復(fù)雜事物的主要方法，是對(duì)客觀事物及其變化過(guò)程的一種近似反映?，F(xiàn)代控制理論從自然和社會(huì)現(xiàn)象中抽象出的理想模型，用狀態(tài)空間方法表示，再作理論上的探討。

線性系統(tǒng)理論是一門嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)。抽象嚴(yán)謹(jǐn)是其本質(zhì)的屬性，一旦體會(huì)到數(shù)學(xué)抽象的豐富含義，再不會(huì)感到枯燥乏味。線性系統(tǒng)理論是建立在線性空間的基礎(chǔ)上的，它大量使用矩陣論中深?yuàn)W的內(nèi)容，比如線性變換、子空間等，是分析中最常用的核心的內(nèi)容，要深入理解，才能體會(huì)其物理意義。比如，狀態(tài)空間分解就是一種數(shù)學(xué)分析方法。在控制論中把實(shí)際系統(tǒng)按能控性和能觀性化分成四個(gè)子空間，它們有著確切的物理概念。線性變換的核心思想在于：線性系統(tǒng)的基本性質(zhì)(如能控性、能觀性、極點(diǎn)、傳遞函數(shù)等)在線性變換下都不改變，從而可將系統(tǒng)化為特定形式，使問(wèn)題的研究變得簡(jiǎn)單而透徹。

在學(xué)習(xí)現(xiàn)代現(xiàn)代控制理論教材時(shí)，發(fā)現(xiàn)不少“引而未發(fā)”的問(wèn)題。由于作者有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與學(xué)術(shù)造詣，能深入淺出闡述問(wèn)題，發(fā)人深省。因此，通過(guò)自己反復(fù)閱讀教材，就能理解這些內(nèi)容。比如，在探討線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的零極點(diǎn)相消時(shí)，如果潛伏著不穩(wěn)定的振型，從數(shù)字表達(dá)式看不出什么問(wèn)題，但會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。那么，用什么方法消除其影響，在什么情況下又不能消除，這一系列疑點(diǎn)，需要我獨(dú)立思考。又如在構(gòu)造李雅普諾夫(lia．punov)函數(shù)判定線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性時(shí)，如果構(gòu)造不出這種函數(shù)，是否就意味著這個(gè)系統(tǒng)不穩(wěn)定了呢?不是的。因?yàn)檫@種判定方法，只給出一個(gè)充分條件，而不是必要條件。況且實(shí)際系統(tǒng)基本上都是非線性系統(tǒng)。在具體運(yùn)算中，又如在觀測(cè)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)同一問(wèn)題，大家所得的“解”互不相同。這正是在不同變換下，系統(tǒng)的過(guò)程與狀態(tài)的描述各不相同，有如同一條曲線在不同坐標(biāo)系里有不同的方程一樣；同一物理現(xiàn)象，在不同的參照系內(nèi)有不同的表述。這些都是教材中“引而未發(fā)”、引人深思的問(wèn)題。

在人一生的學(xué)習(xí)中，必須逐步培養(yǎng)一種正確的學(xué)習(xí)方法，才能通過(guò)自己的深入體會(huì)，加深對(duì)教材的真正理解。特別是概念的外延和內(nèi)涵，不能隨意擴(kuò)大或縮小，否則會(huì)在運(yùn)用公式定理去解答復(fù)雜問(wèn)題時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。與此同時(shí)，要注意發(fā)展自己對(duì)時(shí)間和空間的想象力。愛(ài)因 斯坦說(shuō)：“想象力比知識(shí)更重要”。

現(xiàn)代現(xiàn)代控制理論是由經(jīng)典現(xiàn)代控制理論發(fā)展而來(lái)的，而現(xiàn)代控制理論本身作為一種方法，在機(jī)械、電氣、控制等多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，科學(xué)中涉及的大多數(shù)問(wèn)題都可以用系統(tǒng)的概念來(lái)分析和處理。從經(jīng)典控制論發(fā)展到現(xiàn)代控制理論,是人類對(duì)控制技術(shù)認(rèn)識(shí)上的一次飛躍。經(jīng)典控制論限于處理單變量的線性定常問(wèn)題,在數(shù)學(xué)上可歸結(jié)為單變量的常系數(shù)微分方程問(wèn)題。現(xiàn)代控制理論面向多變量控制系統(tǒng)的問(wèn)題,它是以矩陣論和線性空間理論作為主要數(shù)學(xué)工具,并用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

《現(xiàn)代現(xiàn)代控制理論》是建立在狀態(tài)空間法基礎(chǔ)上的一種現(xiàn)代控制理論，是自動(dòng)現(xiàn)代控制理論的一個(gè)主要組成部分。在現(xiàn)代現(xiàn)代控制理論中，對(duì)控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)主要是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)變量的描述來(lái)進(jìn)行的，基本的方法是時(shí)間域方法?，F(xiàn)代現(xiàn)代控制理論比經(jīng)典現(xiàn)代控制理論所能處理的控制問(wèn)題要廣泛得多，包括線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)，定常系統(tǒng)和時(shí)變系統(tǒng)，單變量系統(tǒng)和多變量系統(tǒng)。它所采用的方法和算法也更適合于在數(shù)字計(jì)算機(jī)上進(jìn)行。現(xiàn)代現(xiàn)代控制理論還為設(shè)計(jì)和構(gòu)造具有指定的性能指標(biāo)的最優(yōu)控制系統(tǒng)提供了可能性。

學(xué)習(xí)了這門課程之后，我發(fā)覺(jué)其具有很大的普適性，如微積分、線性代數(shù)一樣，是解決工程問(wèn)題的工具學(xué)科。我在學(xué)習(xí)這門課程時(shí)細(xì)心研讀，但仍深感概念抽象，不易掌握，學(xué)完之后，感覺(jué)如何應(yīng)用用現(xiàn)代控制理論的基本原理去解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題則更困難。

時(shí)間過(guò)得很快，轉(zhuǎn)眼之間這學(xué)期快要結(jié)束了，我們對(duì)于現(xiàn)代控制理論的學(xué)習(xí)還不會(huì)停止。在學(xué)習(xí)這門課的過(guò)程當(dāng)中，我感覺(jué)需要深入理解兩位老師所說(shuō)的應(yīng)用條件的限制,要考慮條件,不能生搬硬套地去運(yùn)用理論。只有對(duì)基本概念、基本原理真正了解了,掌握住各個(gè)概念所處的位置和它們之間的區(qū)別,才能把它們真正納入自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)中來(lái)。在人一生的學(xué)習(xí)中,必須逐步培養(yǎng)一種正確的學(xué)習(xí)方法,才能通過(guò)自己的深入體會(huì),加深對(duì)教材的真正理解。特別是概念的外延和內(nèi)涵,不能隨意擴(kuò)大或縮小,否則會(huì)在運(yùn)用公式定理去解答復(fù)雜問(wèn)題時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。

作為研究生，我們都十分重視專業(yè)應(yīng)用能力和實(shí)際動(dòng)手能力的培養(yǎng)與提高，也非?？粗卦鷮?shí)理論基礎(chǔ)的必要性，都認(rèn)為理論學(xué)習(xí)與專業(yè)應(yīng)用能力培養(yǎng)本應(yīng)該沒(méi)有矛盾，但在有限的3年多時(shí)間內(nèi)，如何實(shí)現(xiàn)兩者的全面提高，如何平衡兩者，是我們所關(guān)注的。現(xiàn)代控制理論課程具有明顯的理論偏向性，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，需要我們自覺(jué)地在課題研究實(shí)踐過(guò)程中更多的運(yùn)用該課程的知識(shí)。

現(xiàn)代控制理論感悟篇四

現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)課程總結(jié) 學(xué)院:__機(jī)械與車輛學(xué)院_ 學(xué)號(hào):____2120120536___ 姓名:_____王文碩______ 專業(yè):___交通運(yùn)輸工程__ 《現(xiàn)代控制理論》學(xué)習(xí)心得

摘要:從經(jīng)典控制論發(fā)展到現(xiàn)代控制論,是人類對(duì)控制技術(shù)認(rèn)識(shí)上的一次飛躍?，F(xiàn)代控制論是用狀態(tài)空間方法表示,概念抽象,不易掌握。對(duì)于《現(xiàn)代控制理論》這門課程,本人選擇了最為感興趣的幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分析,并談一下對(duì)于學(xué)習(xí)這么課程的一點(diǎn)心得體會(huì)。

關(guān)鍵詞:現(xiàn)代控制理論;學(xué)習(xí)策略;學(xué)習(xí)方法;學(xué)習(xí)心得

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展中,伴隨著學(xué)科的高度分化和高度綜合,各學(xué)科之間相互交叉、相互滲透,出現(xiàn)了橫向科學(xué)。作為跨接于自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的具有橫向科學(xué)特點(diǎn)的現(xiàn)代控制理論已成為我國(guó)理工科大學(xué)高年級(jí)的選修課和研究生的學(xué)位課。

從經(jīng)典控制論發(fā)展到現(xiàn)代控制論,是人類對(duì)控制技術(shù)認(rèn)識(shí)上的一次飛躍。經(jīng)典控制論限于處理單變量的線性定常問(wèn)題,在數(shù)學(xué)上可歸結(jié)為單變量的常系數(shù)微分方程問(wèn)題?，F(xiàn)代控制論面向多變量控制系統(tǒng)的問(wèn)題,它是以矩陣論和線性空間理論作為主要數(shù)學(xué)工具,并用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)代控制論來(lái)源于工程實(shí)際,具有明顯的工程技術(shù)特點(diǎn),但它又屬于系統(tǒng)論范疇。系統(tǒng)論的特點(diǎn)是在數(shù)學(xué)描述的基礎(chǔ)上,充分利用現(xiàn)有的強(qiáng)有力的數(shù)學(xué)工具,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析和綜合。系統(tǒng)特性的度量,即表現(xiàn)為狀態(tài);系統(tǒng)狀態(tài)的變化,即為動(dòng)態(tài)過(guò)程。狀態(tài)和過(guò)程在自然界、社會(huì)和思維中普遍存在。現(xiàn)代控制論是在引入狀態(tài)和狀態(tài)空間的概念基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。狀態(tài)和狀態(tài)空間早在古典動(dòng)力學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用。在5o年代mesarovic教授曾提出“結(jié)構(gòu)不確定

性原理”,指出經(jīng)典理論對(duì)于多變量系統(tǒng)不能確切描述系統(tǒng)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。后來(lái)采用狀態(tài)變量的描述方法,才完全表達(dá)出系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。6o年代初,卡爾曼(kalman從外界輸入對(duì)狀態(tài)的控制能力以及輸出對(duì)狀態(tài)的反映能力這兩方面提出能控制性和能觀性的概念。這些概念深入揭示了系統(tǒng)的內(nèi)在特性。實(shí)際上,現(xiàn)代控制論中所研究的許多基本問(wèn)題,諸如最優(yōu)控制和最佳估計(jì)等,都是以能能控性和能觀性作為“解”的存在條件的。

現(xiàn)代控制理論是一門工程理論性強(qiáng)的課程,在自學(xué)這門課程時(shí),深感概念抽象,不易掌握;學(xué)完之后,從工程實(shí)際抽象出一個(gè)控制論方面的課題很難,如何用現(xiàn)代控制論的基本原理去解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題則更困難,這是一個(gè)比較突出的矛盾。

對(duì)現(xiàn)代控制理論來(lái)說(shuō),首先遇到的問(wèn)題是將實(shí)際系統(tǒng)抽象為數(shù)學(xué)模型,有了數(shù)學(xué)模型,才能有效地去研究系統(tǒng)的各個(gè)方面。許多機(jī)電系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)?？山聘爬榫€

性系統(tǒng)。線性系統(tǒng)和力學(xué)中質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)一樣,是一個(gè)理想模型,理想模型是研究復(fù)雜事物的主要方法,是對(duì)客觀事物及其變化過(guò)程的一種近似反映?，F(xiàn)代控制論從自然和社會(huì)現(xiàn)象中抽象出的理想模型,用狀態(tài)空間方法表示,再作理論上的探討。

線性系統(tǒng)理論是一門嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)。抽象嚴(yán)謹(jǐn)是其本質(zhì)的屬性,一旦體會(huì)到數(shù)學(xué)抽象的豐富含義,再不會(huì)感到枯燥乏味。線性系統(tǒng)理論是建立在線性空間的基礎(chǔ)上的,它大量使用矩陣論中深?yuàn)W的內(nèi)容,比如線性變換、子空間等,是分析中最常用的核心的內(nèi)容,要深入理解,才能體會(huì)其物理意義。比如,狀態(tài)空間分解就是一種數(shù)學(xué)分析方法。在控制論中把實(shí)際系統(tǒng)按能控性和能觀性化分成四個(gè)子空間,它們有著確切的物理概念。線性變換的核心思想在于:線性系統(tǒng)的基本性質(zhì)(如能控性、能觀性、極點(diǎn)、傳遞函數(shù)等在線性變換下都不改變,從而可將系統(tǒng)化為特定形式,使問(wèn)題的研究變得簡(jiǎn)單而透徹。

在學(xué)習(xí)現(xiàn)代控制理論教材時(shí),發(fā)現(xiàn)不少“引而未發(fā)”的問(wèn)題。由于作者有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與學(xué)術(shù)造詣,能深入淺出闡述問(wèn)題,發(fā)人深省。因此,通過(guò)自己反復(fù)閱讀教材,就能理解這些內(nèi)容。比如,在探討線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的零極點(diǎn)相消時(shí),如果潛伏著

不穩(wěn)定的振型,從數(shù)字表達(dá)式看不出什么問(wèn)題,但會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。那么,用什么方法消除其影響,在什么情況下又不能消除,這一系列疑點(diǎn),需要我獨(dú)立思考。又如在構(gòu)造李雅普諾夫(函數(shù)判定線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性時(shí),如果構(gòu)造不出這種函數(shù),是否就意味著這個(gè)系統(tǒng)不穩(wěn)定了呢?不是的。因?yàn)檫@種判定方法,只給出一個(gè)充分條件,而不是必要條件。況且實(shí)際系統(tǒng)基本上都是非線性系統(tǒng)。在具體運(yùn)算中,又如在觀測(cè)設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)同一問(wèn)題,大家所得的“解”互不相同。這正是在不同變換下,系統(tǒng)的過(guò)程與狀態(tài)的描述各不相同,有如同一條曲線在不同坐標(biāo)系里有不同的方程一樣;同一物理現(xiàn)象,在不同的參照系內(nèi)有不同的表述。這些都是教材中“引而未發(fā)”、引人深思的問(wèn)題。

在人一生的學(xué)習(xí)中,必須逐步培養(yǎng)一種正確的學(xué)習(xí)方法,才能通過(guò)自己的深入體會(huì),加深對(duì)教材的真正理解。特別是概念的外延和內(nèi)涵,不能隨意擴(kuò)大或縮小,否則會(huì)在運(yùn)用公式定理去解答復(fù)雜問(wèn)題時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。與此同時(shí),要注意發(fā)展自己對(duì)時(shí)間和空間的想象力。愛(ài)因斯坦說(shuō):“想象力比知識(shí)更重要”。

現(xiàn)代控制理論是由經(jīng)典控制理論發(fā)展而來(lái)的,而控制理論本身作為一種方法,在機(jī)械、電氣、控制等多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用,科學(xué)中涉及的大多數(shù)問(wèn)題都可以用系統(tǒng)的概念來(lái)分析和處理。從經(jīng)典控制論發(fā)展到現(xiàn)代控制論,是人類對(duì)控制技術(shù)認(rèn)識(shí)上的一次飛躍。經(jīng)典控制論限于處理單變量的線性定常問(wèn)題,在數(shù)學(xué)上可歸結(jié)為單變量的常系數(shù)微分方程問(wèn)題?，F(xiàn)代控制論面向多變量控制系統(tǒng)的問(wèn)題,它是以矩陣論和線性空間理論作為主要數(shù)學(xué)工具,并用

計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

《現(xiàn)代控制理論》是建立在狀態(tài)空間法基礎(chǔ)上的一種控制理論,是自動(dòng)控制理論的一個(gè)主要組成部分。在現(xiàn)代控制理論中,對(duì)控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)主要是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)變量的描述來(lái)進(jìn)行的,基本的方法是時(shí)間域方法?，F(xiàn)代控制理論比經(jīng)典控制理論所能處理的控制問(wèn)題要廣泛得多,包括線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng),定常系統(tǒng)和時(shí)變系統(tǒng),單變量系統(tǒng)和多變量系統(tǒng)。它所采用的方法和算法也更適合于在數(shù)字

計(jì)算機(jī)上進(jìn)行?，F(xiàn)代控制理論還為設(shè)計(jì)和構(gòu)造具有指定的性能指標(biāo)的最優(yōu)控制系統(tǒng)提供了可能性。

學(xué)習(xí)了這門課程之后,我發(fā)覺(jué)其具有很大的普適性,如微積分、線性代數(shù)一樣,是解決工程問(wèn)題的工具學(xué)科。我在學(xué)習(xí)這門課程時(shí)細(xì)心研讀,但仍深感概念抽象,不易掌握,學(xué)完之后,感覺(jué)如何應(yīng)用用現(xiàn)代控制論的基本原理去解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題則更困難。

一、現(xiàn)代控制理論的發(fā)展過(guò)程

現(xiàn)代控制理論是在20世紀(jì)50年代中期迅速興起的空間技術(shù)的推動(dòng)下發(fā)展起來(lái)的?？臻g技術(shù)的發(fā)展迫切要求建立新的控制原理,以解決諸如把宇宙火箭和人造衛(wèi)星用最少燃料或最短時(shí)間準(zhǔn)確地發(fā)射到預(yù)定軌道一類的控制問(wèn)題。這類控制問(wèn)題十分復(fù)雜,采用經(jīng)典控制理論難以解決。1958年,蘇聯(lián)科學(xué)家л.с.龐特里亞金提出了名為極大值原理的綜合控制系統(tǒng)的新方法。在這之前,美國(guó)學(xué)者r.貝爾曼于1954年創(chuàng)立了動(dòng)態(tài)規(guī)劃,并在1956年應(yīng)用于控制過(guò)程。他們的研究成果解決了空間技術(shù)中出現(xiàn)的復(fù)雜控制問(wèn)題,并開拓了控制理論中最優(yōu)控制理論這一新的領(lǐng)域。1960~1961年,美國(guó)學(xué)者r.e.卡爾曼和r.s.布什建立了卡爾曼-布什濾波理論,因而有可能有效地考慮控制問(wèn)題中所存在的隨機(jī)噪聲的影響,把控制理論的研究范圍擴(kuò)大,包括了更為復(fù)雜的控制問(wèn)題。幾乎在同一時(shí)期內(nèi),貝爾曼、卡爾曼等人把狀態(tài)空間法系統(tǒng)地引入控制理論中。狀態(tài)空間法對(duì)揭示和認(rèn)識(shí)控制系統(tǒng)的許多重要特性具有關(guān)鍵的作用。其中能控性和能觀測(cè)性尤為重要,成為控制理論兩個(gè)最基本的概念。到60年代初,一套以狀態(tài)空間法、極大值原理、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、卡爾曼-布什濾波為基礎(chǔ)的分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的新的原理和方法已經(jīng)確立,這標(biāo)志著現(xiàn)代控制理論的形成。

二、現(xiàn)代控制理論的學(xué)科內(nèi)容

現(xiàn)代控制理論所包含的學(xué)科內(nèi)容十分廣泛,主要的方面有:線性系統(tǒng)理論、非線性系統(tǒng)理

論、最優(yōu)控制理論、隨機(jī)控制理論和適應(yīng)控制理論。

線性系統(tǒng)理論它是現(xiàn)代控制理論中最為基本和比較成熟的一個(gè)分支,著重于研究線性系統(tǒng)中狀態(tài)的控制和觀測(cè)問(wèn)題,其基本的分析和綜合方法是狀態(tài)空間法。按所采用的數(shù)學(xué)工具,線性系統(tǒng)理論通常分成為三個(gè)學(xué)派:基于幾何概念和方法的幾何理論,代表人物是w.m.旺納姆;基于抽象代數(shù)方法的代數(shù)理論,代表人物是r.e.卡爾曼;基于復(fù)變量方法的頻域理論,代表人物是h.h.羅森布羅克。

非線性系統(tǒng)理論非線性系統(tǒng)的分析和綜合理論尚不完善。研究領(lǐng)域主要還限于系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性、雙線性系統(tǒng)的控制和觀測(cè)問(wèn)題、非線性反饋問(wèn)題等。更一般的非線性系統(tǒng)理論還有待建立。從70年代中期以來(lái),由微分幾何理論得出的某些方法對(duì)分析某些類型的非線性系統(tǒng)提供了有力的理論工具。

最優(yōu)控制理論最優(yōu)控制理論是設(shè)計(jì)最優(yōu)控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ),主要研究受控系統(tǒng)在指定性能指標(biāo)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)時(shí)的控制規(guī)律及其綜合方法。在最優(yōu)控制理論中,用于綜合最優(yōu)控制系統(tǒng)的主要方法有極大值原理和動(dòng)態(tài)規(guī)劃。最優(yōu)控制理論的研究范圍正在不斷擴(kuò)大,諸如大系統(tǒng)的最優(yōu)控制、分布參數(shù)系統(tǒng)的最優(yōu)控制等。

隨機(jī)控制理論隨機(jī)控制理論的目標(biāo)是解決隨機(jī)控制系統(tǒng)的分析和綜合問(wèn)題。維納濾波理論和卡爾曼-布什濾波理論是隨機(jī)控制理論的基礎(chǔ)之一。隨機(jī)控制理論的一個(gè)主要組成部分是隨機(jī)最優(yōu)控制,這類隨機(jī)控制問(wèn)題的求解有賴于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的概念和方法。

適應(yīng)控制理論適應(yīng)控制系統(tǒng)是在模仿生物適應(yīng)能力的思想基礎(chǔ)上建立的一類可自動(dòng)調(diào)整本身特性的控制系統(tǒng)。適應(yīng)控制系統(tǒng)的研究常可歸結(jié)為如下的三個(gè)基本問(wèn)題:①識(shí)別受控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性;②在識(shí)別對(duì)象的基礎(chǔ)上選擇決策;③在決策的基礎(chǔ)上做出反應(yīng)或動(dòng)作。

三、現(xiàn)代控制理論的學(xué)習(xí)策略

俗話說(shuō)的好,興趣是最好的老師。然而從狀態(tài)空間表達(dá)式開始,就從沒(méi)有離開過(guò)大量復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式和生硬的理論,這些內(nèi)容是十分生硬枯燥的,我記得自己看書的時(shí)候經(jīng)常看著看著就犯困了。那么,我們?cè)撊绾尾拍軐W(xué)好現(xiàn)代控制理論這門課呢?

首先,我們必須有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。由于現(xiàn)代控制理論這門課里面有大量的數(shù)學(xué)公式和數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程,沒(méi)有扎實(shí)的餓數(shù)學(xué)基礎(chǔ)顯然是學(xué)不好這門課的。只有理解數(shù)學(xué)表達(dá)式的含義

《現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)》課程總結(jié) 學(xué)號(hào)：2120120536 姓名：王文碩 之后才可能對(duì)理論有更深層次的理解。其次，基于我們自己的專業(yè)背景，我們要結(jié)合自己所在課題組的研究項(xiàng)目，在學(xué)習(xí)過(guò)程 中盡可能的把課堂上學(xué)習(xí)到的知識(shí)技能應(yīng)用到課題項(xiàng)目中來(lái)。這樣無(wú)疑可以讓我們更好地、更有目的性的學(xué)習(xí)該門課程。最后，我們?cè)賹W(xué)習(xí)過(guò)程中要注重控制工程的背景和意義，不用過(guò)于追究理論推導(dǎo)，突出 現(xiàn)代控制理論中基本概念、性質(zhì)的工程含義。例如，可以利用能量的增加或衰減來(lái)分析系統(tǒng) 的穩(wěn)定性，從而引出了反映系統(tǒng)能量的李雅普諾夫函數(shù)概念； 通過(guò)分析影響系統(tǒng)性能的因素，歸納出系統(tǒng)的極點(diǎn)是影響系統(tǒng)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能的關(guān)鍵，從而提出極點(diǎn)配置的控制問(wèn)題等。

四、現(xiàn)代控制理論的學(xué)習(xí)方法 首先，學(xué)習(xí)現(xiàn)代控制理論要有選擇性。由于我們?cè)诒究破陂g已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)了機(jī)械工程控制 這門課，并且現(xiàn)代控制理論課程的課時(shí)也不多，我們有必要有選擇性的重點(diǎn)學(xué)習(xí)一些與我們平時(shí)科研項(xiàng)目相關(guān)的內(nèi)容。以自己為例，我所在實(shí)驗(yàn)室主要從事的機(jī)電一體化的研發(fā)工作，控制理論是必不可少的一門基礎(chǔ)課程，在學(xué)習(xí)我較為熟悉的控制應(yīng)用案例和問(wèn)題（如 plc、pid 控制等）時(shí)，需要從這些控制現(xiàn)象、需求的分析入手，逐漸進(jìn)入到問(wèn)題的物理本質(zhì)和在 現(xiàn)代控制中的描述與求解方法，從而建立起機(jī)械工程中的實(shí)際控制問(wèn)題與現(xiàn)代控制理論的關(guān) 聯(lián)。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，通過(guò)所提出機(jī)械控制問(wèn)題的系統(tǒng)深化，揭示這些表面上獨(dú)立的理論學(xué)習(xí)內(nèi)容之間的必然聯(lián)系和規(guī)律，這樣可以幫助我們發(fā)現(xiàn)隱含在這些基本概念、方法背后的問(wèn)題 求解模式，從而使我們將所學(xué)知識(shí)結(jié)合到課題中的實(shí)踐去。其次，我們要用數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)建模的方法來(lái)解決現(xiàn)代控制理論的實(shí)際問(wèn)題。對(duì)現(xiàn)代控制理論 來(lái)說(shuō),首先遇到的問(wèn)題是將實(shí)際系統(tǒng)抽象為數(shù)學(xué)模型,有了數(shù)學(xué)模型,才能有效地去研究系統(tǒng) 的各個(gè)方面。許多機(jī)電系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)常可近似概括為線性系統(tǒng)。線性系統(tǒng)和力 學(xué)中質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)一樣,是一個(gè)理想模型,理想模型是研究復(fù)雜事物的主要方法,是對(duì)客觀事物及 其變化過(guò)程的一種近似反映。現(xiàn)代控制論從自然和社會(huì)現(xiàn)象中抽象出的理想模型,用狀態(tài)空 間方法表示,再作理論上的探討。最后，在學(xué)習(xí)現(xiàn)代控制理論這門

課時(shí)，我們要沿著邏輯思路,逐步深入理解,而不是僅僅 注重思維的結(jié)果，在學(xué)習(xí)中還不斷提出“疑團(tuán)”,然后去尋求解答。比如,一些定理的逆命題 是否成立? 成立就證明,否則舉反例。若不成立,則加什么條件可使之成立。有些定理只說(shuō) “存 在”,是否“唯一”等等。從而使讀者的思維不致被書本禁錮起來(lái),不僅能學(xué)習(xí)真理,力爭(zhēng)要發(fā) 6 《現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)》課程總結(jié) 學(xué)號(hào)：2120120536 姓名：王文碩 展真理。從而,逐步熟悉和掌握一定的學(xué)習(xí)方法,也就是在實(shí)踐中學(xué)習(xí)方法論。這一點(diǎn)我們研 究生來(lái)說(shuō)是非常重要的。

五、現(xiàn)代控制理論的學(xué)習(xí)心得 時(shí)間過(guò)得很快，轉(zhuǎn)眼之間秋學(xué)期快要結(jié)束了，而我們對(duì)于現(xiàn)代控制理論這門課程的學(xué)習(xí)也接近了尾聲。在學(xué)習(xí)這門課的過(guò)程當(dāng)中，我感覺(jué)需要深入理解教材中所說(shuō)的應(yīng)用條件的限 制,不能不考慮條件,生搬硬套地去運(yùn)用理論。只有對(duì)基本概念、基本原理真正了解了,掌握住 各個(gè)概念所處的位置和它們之間的區(qū)別,才能把它們真正納入自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)中來(lái)。在人一 生的學(xué)習(xí)中,必須逐步培養(yǎng)一種正確的學(xué)習(xí)方法,才能通過(guò)自己的深入體會(huì),加深對(duì)教材的真 正理解。特別是概念的外延和內(nèi)涵,不能隨意擴(kuò)大或縮小,否則會(huì)在運(yùn)用公式定理去解答復(fù)雜 問(wèn)題時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。作為研究生，我們都十分重視專業(yè)應(yīng)用能力和實(shí)際動(dòng)手能力的培養(yǎng)與提高，也非?？粗?扎實(shí)理論基礎(chǔ)的必要性，都認(rèn)為理論學(xué)習(xí)與專業(yè)應(yīng)用能力培養(yǎng)本應(yīng)該沒(méi)有矛盾，但在有限的 2 年多時(shí)間內(nèi)，如何實(shí)現(xiàn)兩者的全面提高，如何平衡兩者，是我們所關(guān)注的?，F(xiàn)代控制理論 課程具有明顯的理論偏向性，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，需要我們自覺(jué)地在課題研究實(shí)踐過(guò)程中更多 的運(yùn)用該課程的知識(shí)。7