現(xiàn)代控制理論心得（一）（2篇）

現(xiàn)代控制理論心得（一）摘要。?從經(jīng)典控制?論發(fā)展到現(xiàn)?代控制論，?是人類對控?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?為我國理工?科大學(xué)高年?級的選修課?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?題，在數(shù)學(xué)?上可歸結(jié)為?單變量的常?系數(shù)微分方?程問題?，F(xiàn)?代控制論面?向多變量控?制系統(tǒng)的問?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?實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)代?控制論工程?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?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)（范本?）過程。狀?態(tài)和過程在?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mes?arovi?c教授曾提?出“結(jié)構(gòu)不?確定性原理?”，指出經(jīng)?典理論對于?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，_?__曼（k?alman?）從外界輸?入對狀態(tài)的?控制能力以?及輸出對狀?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?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?問題則更困?難，這是一?個(gè)比較突出?的矛盾。?對現(xiàn)代控制?理論來說，?首先遇到的?問題是將實(shí)?際系統(tǒng)抽象?為數(shù)學(xué)模型?，有了數(shù)學(xué)?模型，1?[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)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?，是對客觀?事物及其變?化過程的一?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)?的科學(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?，使問題的?研究變得簡?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?出闡述問題?，發(fā)人深省?。因此，通?過自己反復(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.p?unov）?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?測設(shè)計(jì)時(shí)，?對同一問題?，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?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?通過自己的?深入體會(huì)，?加深對教材?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)雜問題?時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤?。與此同時(shí)?，要注意發(fā)?展自己對時(shí)?間和空間的?想象力。愛?因斯坦說：?“想象力比?知識(shí)更重要?”?，F(xiàn)代?控制理論是?由經(jīng)典控制?理論發(fā)展而?來的，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)問題?都可以用系?統(tǒng)的概念來?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?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?方程問題。?現(xiàn)2[鍵?入文字]?代控制論面?向多變量控?制系統(tǒng)的問?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?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，對控?制系統(tǒng)的分?析和設(shè)計(jì)主?要是通過對?系統(tǒng)的狀態(tài)?變量的描述?來進(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?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?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?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__?_年代“_?__”號(hào)飛?船登月，_?__年代“?___”號(hào)?飛船與“聯(lián)?盟”號(hào)飛船?的對接，直?到___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___?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)?（范本）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?體來考慮，?尋求最優(yōu)控?制規(guī)律，從?而可以極大?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（___?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?問題提供一?種有力的數(shù)?學(xué)工具。_?__曼濾波?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?程，在飛行?器測軌-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)?展過程現(xiàn)?代控制理論?是在___?世紀(jì)___?年代中期迅?速興起的空?間技術(shù)的推?動(dòng)下發(fā)展起?來的?？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?的控制問題?。這類控制?問題十分復(fù)?雜，采用經(jīng)?典控制理論?難以解決。?___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?，美國學(xué)者?r.貝爾曼?于___年?創(chuàng)立了動(dòng)態(tài)?（范本）規(guī)?劃，并在_?__年應(yīng)用?于控制過程?。他們的研?究成果解決?了空間技術(shù)?中出現(xiàn)的復(fù)?雜控制問題?，并開拓了?控制理論中?最優(yōu)控制理?論這一新的?領(lǐng)域。19?60～__?_年，美國?學(xué)者r.e?.___曼?和r.s.?布什建立了?___曼-?布什濾波理?論，因而有?可能有效地?考慮控制問?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?控制問題。?幾乎在同一?時(shí)期內(nèi)，貝?爾曼、__?_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?性尤為重要?，成為控制?理論兩個(gè)最?基本的概念?。到___?年代初，一?套以狀態(tài)空?間法、極大?值原理、動(dòng)?態(tài)（范本）?規(guī)劃、__?_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?制和觀測問?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.___?曼；基于復(fù)?變量方法的?頻域理論，?代表人物是?h.h.羅?森布___?。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?觀測問題、?非線性反饋?問題等。更?一般的非線?性系統(tǒng)理論?4[鍵入?文字]還?有待建立。?從___年?代中期以來?，由微分幾?何理論得出?的某些方法?對分析某些?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)（范?本）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?題。維納濾?波理論和_?__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)?控制問題的?求解有賴于?動(dòng)態(tài)（范本?）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?本問題：①?識(shí)別受控對?象的動(dòng)態(tài)（?范本）特性?；②在識(shí)別?對象的基礎(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?的好，興趣?是最好的老?師。然而從?狀態(tài)空間表?達(dá)式開始，?就從沒有離?開過大量復(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?看著就犯困?了。那么，?我們該如何?才能學(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)過程?，沒有扎實(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?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。這樣無?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，我們再?學(xué)習(xí)過程中?要注重控制?工程的背景?和意義，不?用過于追究?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)（范本?）性能的關(guān)?鍵，從而提?出極點(diǎn)配置?的控制問題?等。5[?鍵入文字]?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?們在本科期?間已經(jīng)學(xué)習(xí)?過了機(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?和問題（如?plc、p?id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?題與現(xiàn)代控?制理論的關(guān)?聯(lián)。在學(xué)習(xí)?過程中，通?過所提出機(jī)?械控制問題?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?的方法來解?決現(xiàn)代控制?理論的實(shí)際?問題。對現(xiàn)?代控制理論?來說，首先?遇到的問題?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)?？?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，?是對客觀事?物及其變化?過程的一種?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?，