现代控制理论-王杰版

### 现代控制理论-王杰版 #### 一、引言与控制理论的发展历程 现代控制理论作为一门综合性的学科，在自动化领域扮演着极其重要的角色。它不仅涵盖了传统控制理论的基础，还引入了许多先进的控制策略和技术。本书《现代控制理论-王杰版》主要介绍了控制理论的发展历程及关键概念。 ##### 1.1 控制理论的发展阶段 - **古典控制理论**：在20世纪30-40年代，随着频率法和根轨迹法的出现，古典控制理论逐渐形成。这一时期主要通过拉普拉斯变换来获取系统的传递函数，并且通常采用反馈控制（闭环控制系统）。 - **现代控制理论的起步**：到了50年代，现代控制理论开始兴起。该阶段的重要贡献者包括： - R. Bellman：提出了动态规划方法，用于求解最优控制问题。 - Lev Semenovich Pontryagin：发展了最大值原理，为解决最优控制问题提供了理论基础。 - R. E. Kalman：引入了状态空间方法，以及可控性和可观测性的概念。 - **大规模系统与智能控制理论的发展**：60至70年代，随着多变量频率域控制理论等技术的发展，人们开始关注大规模系统的控制问题。此外，智能控制理论也开始崭露头角。 - **非线性控制理论的进步**：进入80年代后，非线性控制理论得到了快速发展，出现了微分几何控制、模糊控制、混沌控制等多种新型控制方法。 #### 二、非线性控制系统的特性及其重要性 在实际工程应用中，大多数控制系统都具有非线性特征。例如，齿轮伺服系统中的间隙和干摩擦等现象就是典型的非线性现象。此外，执行机构的输出功率不可能无限增加，因此存在饱和非线性。实际上，这些非线性系统的不完美是不可避免的。 一些非线性动态特性是固有的。例如，高速运动机器人各关节之间的科里奥利力耦合是非线性的，必须考虑非线性耦合因素以调整机器人的运动。在电力系统中，传输功率与发电机之间的相位角差的正弦值成正比，这也是一种非线性关系。为了研究更广泛的运动范围，我们必须考虑非线性特性的影响。 即使某些对象本身是线性的，但为了有效地控制它们，通常也会故意引入非线性因素。例如，在飞行器控制中，为了实现稳定的飞行路径，可能需要引入特定的非线性控制策略。 #### 三、结论 《现代控制理论-王杰版》这本书深入浅出地介绍了控制理论的历史发展过程，特别是对现代控制理论的关键技术和方法进行了详细介绍。对于研究生而言，这是一本非常有价值的教材，它不仅能够帮助学生理解控制理论的基本概念和发展脉络，还能激发他们探索更多前沿技术和应用领域的兴趣。 《现代控制理论-王杰版》是一本内容丰富、覆盖广泛的专业书籍，对于希望深入了解现代控制理论的学生和研究人员来说，无疑是一本宝贵的资源。