我們?cè)谝恍┦虑樯鲜艿絾l(fā)后,可以通過(guò)寫心得體會(huì)的方式將其記錄下來(lái),它可以幫助我們了解自己的這段時(shí)間的學(xué)習(xí)、工作生活狀態(tài)。那么心得體會(huì)該怎么寫?想必這讓大家都很苦惱吧。接下來(lái)我就給大家介紹一下如何才能寫好一篇心得體會(huì)吧,我們一起來(lái)看一看吧。
現(xiàn)代控制理論心得體會(huì)篇一
學(xué)號(hào):211250230
姓名:李浩涌
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。
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。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。
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。空間技術(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(kāi)拓了控制理論中最優(yōu)控制 《現(xiàn)代控制理論》學(xué)習(xí)心得
學(xué)號(hào):211250230
姓名:李浩涌
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??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。
學(xué)號(hào):211250230
姓名:李浩涌
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(kāi)始,就從沒(méi)有離開(kāi)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。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 《現(xiàn)代控制理論》學(xué)習(xí)心得
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姓名:李浩涌
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)代控制理論心得體會(huì)篇二
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。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,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(kāi)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??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(kāi)始,就從沒(méi)有離開(kāi)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)??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。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
現(xiàn)代控制理論心得體會(huì)篇三
《現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)》課程總結(jié)
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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)
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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)?,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,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)
學(xué)號(hào):2120120536
姓名:王文碩
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。
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)
學(xué)號(hào):2120120536
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?,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(kāi)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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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(kāi)始,就從沒(méi)有離開(kāi)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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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)
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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)代控制理論心得體會(huì)篇四
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(kāi)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(kāi)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?,F(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??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。
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)碚摗缀畏椒ㄞD(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(kāi)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?,F(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)??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?,F(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,也非常看重扎實(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?,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)代控制理論心得體會(huì)篇五
【摘要】現(xiàn)代控制理論作為自動(dòng)化控制理論的一個(gè)主要組成部分,它比經(jīng)典控制理論所能處理的控制問(wèn)題廣泛得多,是經(jīng)典控制理論的延伸與發(fā)展?,F(xiàn)代控制理論主要借助線代和微分等手段解決問(wèn)題。筆者主要從現(xiàn)代教育的基本方法、使用工具和考核手段這幾個(gè)角度,深入探究了素質(zhì)發(fā)展時(shí)代中現(xiàn)代控制理論存在的意義和影響。實(shí)驗(yàn)研究顯示,通過(guò)對(duì)教育教學(xué)的內(nèi)容和方式進(jìn)行創(chuàng)新改革,不斷豐富教學(xué)手段,既能使教學(xué)效果實(shí)現(xiàn)最大化,又能提高同學(xué)們對(duì)現(xiàn)代控制理論的學(xué)習(xí)積極性。
【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代控制理論;素質(zhì)教育;教學(xué)改革
1.重視緒論內(nèi)容教學(xué)
為了更好的調(diào)動(dòng)學(xué)生們的主觀能動(dòng)性和學(xué)習(xí)積極性,在現(xiàn)代控制理論課程的教學(xué)過(guò)程中,教師應(yīng)該通過(guò)部分影音資料進(jìn)行具體教學(xué),運(yùn)用具體的事物將抽象的概念具體化,例如通過(guò)嫦娥一號(hào),天宮二號(hào)和月球探測(cè)器等在構(gòu)造系統(tǒng)方面運(yùn)用了現(xiàn)代控制理論,向高校學(xué)生講解有關(guān)現(xiàn)代控制理論的基本知識(shí),另外筆者在文章的緒論中主要概述了現(xiàn)代控制理論的形成發(fā)展,以及是如何將現(xiàn)代控制理論應(yīng)用到航空航天等方面。
2.教學(xué)中給學(xué)生補(bǔ)充相關(guān)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
由于現(xiàn)代控制理論課程是傳統(tǒng)控制理論課程的擴(kuò)充,它依然是以線性代數(shù)常微分方程為基礎(chǔ),學(xué)習(xí)這一門課程對(duì)矩陣論和常微分有一定要求。而現(xiàn)在的線性代數(shù)中缺乏現(xiàn)代控制理論課程中所要運(yùn)用到的約當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)型知識(shí),所以從事現(xiàn)代控制理論課程講授的教師應(yīng)該與線代老師進(jìn)行及時(shí)的溝通。線代的標(biāo)準(zhǔn)型內(nèi)容在現(xiàn)控中的運(yùn)用范圍較為廣泛,選擇合適的線代書也十分有必要,因?yàn)楝F(xiàn)控中的穩(wěn)定性理論和常微分方程有密切聯(lián)系,所以現(xiàn)控要以線代和常微分為理論基礎(chǔ)為主。
3.教學(xué)中注重直觀理解
如何使學(xué)生更加深入了解現(xiàn)代控制管理,不僅要通過(guò)具體的教學(xué)內(nèi)容來(lái)講授現(xiàn)控理論,更要通過(guò)實(shí)際例子將抽象的概念具體化,結(jié)合當(dāng)代科技發(fā)展的實(shí)際背景,對(duì)線控的理論定義做出嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)與衡量。教師最好能夠向?qū)W生們舉出實(shí)例證明定義,除部分較為復(fù)雜的定義,不要求絕對(duì)的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)仨毐WC在證明過(guò)程中思路明確,必要條件和充要條件都滿足。在課程教學(xué)過(guò)程中,教師可以通過(guò)運(yùn)用matlab軟件給學(xué)生們分發(fā)課后習(xí)題,提高教學(xué)效果。
4.加強(qiáng)習(xí)題課教學(xué)
學(xué)生要真正了解和掌握現(xiàn)代控制理論,提高現(xiàn)代控制理論的教學(xué)效果,不僅需要老師正確講解和輔導(dǎo),更需要學(xué)生自己加強(qiáng)練習(xí)不斷優(yōu)化。教師需要針對(duì)學(xué)生的具體學(xué)習(xí)情況布置部分課后作業(yè),同時(shí)在為同學(xué)們解決問(wèn)題的時(shí)候,應(yīng)該根據(jù)具體問(wèn)題歸納知識(shí)點(diǎn),在講解能觀能控習(xí)題時(shí),要重點(diǎn)講解能觀能控的判別條件、標(biāo)準(zhǔn)型和分解三者的不同和聯(lián)系。
5.開(kāi)展科研型教學(xué)
隨著新技術(shù)的不斷出現(xiàn),在理論教學(xué)過(guò)程中,可適度地與控制科學(xué)科技前沿發(fā)展內(nèi)容相結(jié)合,就比如將美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)組織召開(kāi)的控制與決策會(huì)議等。為了更好的讓學(xué)生深入了解現(xiàn)代控制理論,提高他們的動(dòng)手實(shí)踐操作能力,教師在處理科研項(xiàng)目相關(guān)問(wèn)題時(shí),可以分類別將問(wèn)題整理好分發(fā)給學(xué)生,讓學(xué)生運(yùn)用自己所學(xué)的知識(shí)和資源解決問(wèn)題,而在學(xué)生進(jìn)行科研項(xiàng)目研究過(guò)程中,教師只發(fā)揮指導(dǎo)作用。
6.充分運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)手段
為提高學(xué)生們對(duì)現(xiàn)代控制理論的學(xué)習(xí)積極性,讓高校學(xué)生積極參與現(xiàn)代控制理論的科研項(xiàng)目學(xué)習(xí),我們?cè)趧?chuàng)新現(xiàn)代控制理論教學(xué)內(nèi)容的同時(shí),也要積極對(duì)教學(xué)手段更新?lián)Q代。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷普及和發(fā)展,在日常教學(xué)中應(yīng)該積極引用ppt多媒體等互聯(lián)網(wǎng)電子設(shè)備,結(jié)合文字與圖片,聲與人像的多重特征,把抽象的教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為生動(dòng)形象的具體表達(dá),讓學(xué)生們能夠更加直觀的理解和感受教學(xué)內(nèi)容。
7.改革考核方式
隨著科技興國(guó)人才強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略思想不斷普及,人們對(duì)文化素質(zhì)的要求不斷提高,教師不僅要鼓勵(lì)學(xué)生積極參加科研型項(xiàng)目學(xué)習(xí),也應(yīng)該改革創(chuàng)新現(xiàn)代控制理論的最終考核手段,如在高校期末考核中現(xiàn)代控制理論的總分為100分,卷面成績(jī)只占總成績(jī)的百分之四十;學(xué)生課堂表現(xiàn)、完成作業(yè)情況、請(qǐng)假曠課遲到等出勤情況各占總成績(jī)的百分之十;為了加大科研型學(xué)習(xí)在期末考核總成績(jī)中的比重,可以從以下方面進(jìn)行著手:是否積極參加科研性課題學(xué)習(xí),對(duì)科研項(xiàng)目是否提出創(chuàng)新性的想法,實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完成情況都各占總成績(jī)的百分之十。
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