现代控制技术基础理论的简单介绍

社会的进步科学的发展企业生产能力的提高这些都离不开现代控制技术，下面我就对现代控制技术分类做一下简单的介绍。

一、线性系统理论

线性系统理论是现代控制理论中最基本的组成部分，也是比较成熟的部分。要分析一下系统的特性，首先要建立系统的数学模型。经典控制论中用微分方程、传递函数和频率特性来描述，而这里则是用状态方程来描述。状态方程不但描述了系统的输入输出关系，而且描述了系统内部一些状态变量的随时间变化关系。由于其分析方法都是建立在对系统状态方程的分析上，所以这些方法也称为状态空间分析方法。

二、系统辨识

这是现代控制技术中一个很活跃的分支。所谓系统辨识就是通过观测一个系统或一个过程的输入、输出关系来确定其数学模型的方法。在许多实际系统中，由于根据物理化学定律而推导建立起来的所谓机理模型一般都比较复杂，用它不便于寻求一个最优控制方案；或者由于没有足够的有关系统及其环境的先验知识，因而无法对其设计一个最优控制；因此，面临的首要问题就是通过实验，量测系统的输入、输出，从中找出一个既简单又能恰当地描述该系统特征的数学模型，这样才便于实现最优控制或自适应控制。系统辨识理论不但广泛用于工业、国防、农业和交通等工程控制系统中，而且还应用于计量经济学、社会学、生理学等领域。如对于人-机器-环境系统中人的性能、瞳孔和肌肉的控制功能等等，已经获得了很成功的模型。

三、最优控制

最优控制是现代控制技术中一个重要的组成部分。最优控制问题是在已知系统的状态方程、初始条件以及某些约束条件下，寻求一个最优控制向量，使系统的状态或输出在控制向量作用下满足某种最佳准则或使某一指标泛函达到最优值。解决最优控制问题的方法有变分法，庞特里亚金的极大值原理和贝尔曼的动态规划方法等。实际问题中的指标要求往往可以用“多、快、好、省”来表达，如“多”可指产量高；“快”可指时间短，投产快；“好”可指产品质量好、精度高等；“省”可指能源、材料消耗少等等。只要把时间问题中数学模型建立起来，约束条件和指标要求用数学表达式表达出来，经过一定的变换就可以化为最优控制理论可解的问题；因此，使最优控制理论得到最广泛的使用。

四、自适应控制

自适应控制也是现代控制理论中近十几年来发展比较快的一个活跃的分支。对于控制对象的结构或参数会随环境条件的变化而有大的变化的情况，为了保证控制系统在整个控制过程中都满足某一最优准则，那么最优控制器的参数就需要随时加以调节变化才行。换句话说，控制器的参数要适应环境条件的变化而自动地调整其参数，使得整个系统仍然满足最优准则。因此，这类控制系统称为自适应控制系统。　　自适应控制一般分为两大类：一类叫模型参考自适应控制(Model Reference Adaptive Control)；另一类称自校正自适应控制(Self-Turning Adaptive Control)。其中模型参考自适应控制是指自适应系统利用调节系统的输入/ 输出量或状态向量，由自适应控制器调整系统参数或综合一个辅助信号，使系统性能接近指定指标。自校正自适应控制指自适应控制系统为必须能辨识对象，且能将当前系统的性能指标与期望的或最优的性能相比较，从而达到系统趋向的最优决策或控制。自适应控制最初应用在飞机的自动驾驶仪上，后来在导弹、火箭和航天技术方面得到优先的使用。