(完整word版)经典控制理论和现代控制理论的区别和联系
现代控制理论（浓缩版）
现代控制理论（浓缩版）绪论1．经典控制理论与现代控制理论的比较。
经典控制理论也称为古典控制理论，多半是用来解决单输入-单输出的问题，所涉及的系统大多是线性定常系统，非线性系统中的相平面法也只含两个变量。
经典控制理论是以传递函数为基础、在频率域对单输入单输出控制系统进行分析和设计的理论。
它明显具有依靠手工进行分析和综合的特点，这个特点是与20世纪40~50年代生产发展的状况，以及电子计算机的发展水平尚处于初级阶段密切相关的。
在对精度要求不高的场合是完全可用的。
最大成果之一就是PID 控制规律的产生，PID 控制原理简单，易于实现，具有一定的自适应性与鲁棒性，对于无时间延时的单回路控制系统很有效，在工业过程控制中仍被广泛采用。
现代控制理论主要用来解决多输入多输出系统的问题，系统可以是线性或非线性的、定常或时变的。
确认了控制系统的状态方程描述法的实用性，是与状态方程有关的控制理论。
现代控制理论基于时域内的状态空间分析法，着重实现系统最优控制的研究。
从数学角度而言，是把系统描述为四个具有适当阶次的矩阵，从而将控制系统的一些问题转化为数学问题，尤其是线性代数问题。
而且，现代控制理论是以庞得亚金的极大值原理、别尔曼的动态规划和卡尔曼的滤波理论为其发展里程碑，揭示了一些极为深刻的理论结果。
面对现代控制理论的快速发展及成就，人们对这种理论应用于工业过程寄于乐期望。
但现代控制在工业实践中遇到的理论、经济和技术上的一些困难。
所以说，现代控制理论还存在许多问题，并不是“完整无缺”，这是事物存在矛盾的客观反应，并将推动现代控制理论向更深、更广方向发展。
如大系统理论和智能控制理论的出现，使控制理论发展到一个新阶段。
2．控制一个动态系统的几个基本步骤有四个基本步骤：建模，基于物理规律建立数学模型；系统辨识，基于输入输出实测数据建立数学模型；信号处理，用滤波、预报、状态估计等方法处理输出；综合控制输入，用各种控制规律综合输入。
经典控制理论与现代控制理论的异同
浅析经典控制理论与现代控制理论的异同摘要：主要通过研究与分析经典控制理论与现代控制理论的研究对象和数学建模，了解两种控制理论的异同，有助于选择合适的理论分析与设计系统。
关键词：经典控制理论现代控制理论异同引言随着科学技术的发展，控制理论在人们实践中得到广泛的运用和发展。
其中经典控制理论和现代控制理论作为控制论的两个重要的部分，彼此存在区别与联系。
笔者在这里主要通过分析研究两种理论在研究对象和数学建模等方面介绍它们之间的异同。
1 自动控制理论简介1.1自动控制理论的定义与应用n·维纳曾定义：控制论是“关于动物和机器中的控制和通信的科学”。
也就是说，自动控制就是采用控制装置使被控对象自动地按照给定规律运行，使被控对象的一个或数个物理量能够在一定的精度范围内按照指定的规律变化。
其中控制对象有电压、电流、位置、速度、流量、浓度、成分等。
自动控制系统可以分为调节系统和伺服系统两类。
调节系统要求被控对象状态保持不变，输入一般不做频繁调节；而伺服系统则要求被控对象的状态能自动、连续、精确地随输入信号变化而变化，即随便系统。
自动控制理论广泛应用在生产，可以提高生产率，改善加工工艺，改善产品质量，节约成本。
控制理论也可用于国防建设，促进国防现代化，提高部队战斗力。
自动控制理论在发展空间技术，探索新能源等方面也至关重要。
1.2 自动控制理论的发展任何一种理论的的形成都离不开实践。
早在古代，劳动人民就凭借生产实践积累的经验和对反馈的直接认识，发明了很多闪烁着控制理论的智慧火花的杰作。
例如，北宋水运仪象台就是一个闭环非线性控制系统；1765年，俄国人普洱佐诺夫发明的蒸汽锅炉水位调节器等。
直到1788年，瓦特（j·watt）通过在他发明的蒸汽机上使用离心调速器解决蒸汽机调速问题后，人们才开始重视控制技术，并开始探索改善调速器准确度的方法；1868年，物理学家麦克斯韦（maxwell）从描述系统的微分方程的解中有无增长指数函数项来判断稳定性；随后，劳斯（routh）和赫尔维茨（hurwitz）分别独自建立了通过代数方程系数判别系统稳定性的劳斯判据和赫尔维茨判据；1932年，物理学家奈奎斯特（nyquist）通过频域的角度判断系统稳定性，奠定了频域法的基础；随后伯德（bode）和尼克尔斯（nichols）进一步发展了频域法，形成了经典控制理论的分析法；美国科学家伊万斯（evans）创立的根轨迹法被广泛应用到系统的分析与设计。
现代控制理论基础知识资料
最优估计理论的内容
参数估计法；（最小方差、最小二乘法） 状态估计法（卡尔曼滤波）
§ 1.3 现代控制理论与经典控制理论的差异
庞特里亚金 L.S.Pontryagin
4. 罗森布洛克（H.H.Rosenbrock）、欧文斯（D.H.Owens） 和麦克法仑（G.J.MacFarlane）研究了用于计算机辅助设计的 现代频域法理论，将经典控制理论传递函数的概念推广到多变 量系统，并探讨了传递函数矩阵与状态方程之间的等价转换关 系，为进一步建立统一的线性系统理论奠定了基础。
赫尔维茨（Hurwitz）
3.由于两次世界大战中军事 工业需要控制系统具有准确 跟踪与补偿能力，1932年奈 奎斯特（H.Nyquist）提出 了复数域内研究系统的频率 响应法，为具有高质量动态 品质和静态准确度的军用控 制系统提供了急需的分析工 具。
奈奎斯特
4.1948年伊文思（W.R.Ewans）提出了用图解方式研 究系统的根轨迹法。
1.五十年代后期，贝尔曼（Bellman）等人提出了状态空间法； 在1957年提出了基于动态规划的最优控制理论。
2.1959年匈牙利数学家卡尔曼（Kalman） 和布西创建了卡尔曼滤波理论；1960年 在控制系统的研究中成功地应用了状态 空间法，并提出了可控性和可观测性的 新概念。
卡尔曼
3. 1961年庞特里亚金（俄国人）提出 了极小（大）值原理。
现代控制理论基础
Modern Control Theory
绪论
§ 1.1 现代控制理论的产生与发展 § 1.2 现代控制理论的内容 § 1.3 现代控制理论与经典控制理论的差异 § 1.4 现代控制理论的应用
§ 1.1 现代控制理论的产生与发展
同学们，我们都知道：控制理论作为一门科 学技术，已经广泛地运用于我们社会生活的方 方面面。
现代控制理论综述—课程论文
论文题目现代控制理论综述姓名 *** 学号 ***学科(专业) ***所在学院机械工程学院任课教师*** 提交日期***目录摘要 (1)Abstract (1)1绪论 (2)现代控制理论 (2)现代控制理论的发展历程 (2)现代控制理论与经典控制理论的异同 (3)2 现代控制理论的基本内容 (5)线性系统理论 (5)非线性系统理论 (5)最优控制理论 (6)最优估计理论 (6)随机控制理论 (6)适应控制理论 (7)2.7 系统辨识理论 (7)3现代控制理论的其他研究方向 (8)智能控制 (8)鲁棒性分析与鲁棒控制 (8)模糊控制 (9)神经网络控制 (9)实时专家控制 (9)分布参数系统控制 (10)预测控制 (10)4 现代控制理论的发展趋势和展望 (11)现代控制理论的发展趋势 (11)现代控制理论的前景展望 (11)5 参考文献 (13)摘要本文首先介绍了现代控制理论的发展历程以及现代控制理论和经典控制理论二者的异同点，然后介绍了现代控制技术的基本内容,之后又对现代控制理论目前研究的一些方向作了简要说明，包括智能控制、鲁棒控制、模糊控制、神经网络控制及实时专家控制等。
最后总结了现代控制技术的发展特点以及发展趋势。
关键词:现代控制理论控制概述发展内容AbstractThe paper introduces the development process of modern control at first. And then it compares the differences and similarities between modern control and classical control . Besides,it introduces the basic content of modern control technology and some new research directions , such us Intelligent control,robust control, fuzzy control, neural network control and real-time expert control ,etc. At last , this paper pointesout the development characteristics and development trend of modern control technology.Keywords: modern control technology control overview development content1绪论1.1现代控制理论现代控制理论是在经典控制理论基础上逐步发展起来的，建立在状态空间法基础上的一种控制理论，研究多输入多输出、变参数、非线性、高精度、高效能等控制系统的分析与设计问题，是自动控制理论的一个主要组成部分。
现代控制理论的产生、发展、内容、研究方法和应用经典控制理论与现代控制理论的差异
现代控制理论的产生、发展、内容、研究方法和应用经典控制理论与现代控制理论的差异建立在状态空间法基础上的一种控制理论，是自动控制理论的一个主要组成部分。
在现代控制理论中，对控制系统的分析和设计主要是通过对系统的状态变量的描述来进行的，基本的方法是时间域方法。
现代控制理论比经典控制理论所能处理的控制问题要广泛得多，包括线性系统和非线性系统，定常系统和时变系统，单变量系统和多变量系统。
它所采用的方法和算法也更适合于在数字计算机上进行。
现代控制理论还为设计和构造具有指定的性能指标的最优控制系统提供了可能性。
现代控制理论的名称是在1960年以后开始出现的，用以区别当时已经相当成熟并在后来被称为经典控制理论的那些方法。
现代控制理论已在航空航天技术、军事技术、通信系统、生产过程等方面得到广泛的应用。
现代控制理论的某些概念和方法，还被应用于人口控制、交通管理、生态系统、经济系统等的研究中。
现代控制理论是在20世纪50年代中期迅速兴起的空间技术的推动下发展起来的。
空间技术的发展迫切要求建立新的控制原理，以解决诸如把宇宙火箭和人造卫星用最少燃料或最短时间准确地发射到预定轨道一类的控制问题。
这类控制问题十分复杂，采用经典控制理论难以解决。
1958年，苏联科学家Л.С.庞特里亚金提出了名为极大值原理的综合控制系统的新方法。
在这之前,美国学者R.贝尔曼于1954年创立了动态规划,并在1956年应用于控制过程。
他们的研究成果解决了空间技术中出现的复杂控制问题，并开拓了控制理论中最优控制理论这一新的领域。
1960～1961年，美国学者R.E.卡尔曼和R.S.布什建立了卡尔曼-布什滤波理论,因而有可能有效地考虑控制问题中所存在的随机噪声的影响，把控制理论的研究范围扩大，包括了更为复杂的控制问题。
几乎在同一时期内，贝尔曼、卡尔曼等人把状态空间法系统地引入控制理论中。
状态空间法对揭示和认识控制系统的许多重要特性具有关键的作用。
其中能控性和能观测性尤为重要，成为控制理论两个最基本的概念。
(完整word版)控制理论的简要发展历史(经典控制与现代控制之间的联系等)(1)
自动化科学作为一门学科起源于20 世纪初，自动化科学与技术的基础理论来自于物理等自然科学和的作用.在第40 届IEEE 决策与控制年会的全会开篇报告中，美国学者John Doyle 教授引用了国际著名部，Roth 和Hurwitz 等人提出了间接的稳定判据，成果可以看成是现代广泛应用的PID 控制器的前身，而1942 年，Ziegler 和Nichols 提出了调节PID （Proportion Integration Differentiation，比例积分微分）控制器参数的经验公式方法，此方法对当今的PID 控制器整定仍有影响。
自动控制理论是自动控制技术的理论基础，是一门理论性较强的科学。
按照自动控制理论发展的不同阶段，自动控制理论一般可分为“经典控制理论”和“现代控制理论”两大部分.这些理论主要是以传递函数为基础，研究单输入单输出自动控制系统的分析和设计问题。
采用的方法主要用,并积累了丰富的经验,成功地解决了一系列以输出反馈为主要控制手段的自动控制问题.20 世纪60 年代开始，由于生产的发展，自动控制系统日趋复杂、规模日趋庞大, 特别是空间技术的发展，使自动控制理论有了一次新的飞跃，逐渐形成了“现代控制近年来，由于计算机技术的迅猛发展和应用数学研究的进展,特别是一些新型控制技术,诸如最优控制、自适应控制、预测控制、模糊控制、人工神经网络控制、鲁棒控制等的出现，使自动控制理论又有了日新月异的发展.目前主要是庞大的系统工程的基础上发展起来的大系统理论和在模仿人类智能活动的基础上发展起来的智能控制方面，都取得了许多重大进展.“经典控制理论”和“现代控制理论”是自动控制理论发展的两个阶段，但它们又是相互联系,相互促进的。
“现代控制理论"不能看成是“经典控制理论”简单的延伸和推广,在所采用的数学工具、理论基础、研究方法、研究对象等多方面有着明显的不同,可以说是一次质的飞跃。
但是,这并不意味着这两种方法原理截然分离.特别是在解决实际工程问题中，许多用经典理论控制解决的问题，同样可以用现代控制理论从方法上看更加完备或结果更强，但是，经典控制理论简洁实效的分析方法和控制方式,往往是现代控制理论难以实现的。
《现代控制理论》复习提纲()
现代控制理论复习提纲第一章：绪论（1）现代控制理论的根本内容包括：系统辨识、线性系统理论、最优控制、自适应控制、最优滤波（2）现代控制理论与经典控制理论的区别第二章：控制系统的状态空间描述1.状态空间的根本概念；系统、系统变量的组成、外部描述和内部描述、状态变量、状态向量、状态空间、状态方程、状态空间表达式、输出方程2.状态变量图概念、绘制步骤；3.由系统微分方程建立状态空间表达式的建立；第三章：线性控制系统的动态分析1.状态转移矩阵的性质及其计算方法〔1〕状态转移矩阵的根本定义；〔2〕几个特殊的矩阵指数；〔3〕状态转移矩阵的根本性质〔以课本上的5个为主〕；〔4〕状态转移矩阵的计算方法掌握：方法一：定义法方法二：拉普拉斯变换法例题2-2第四章：线性系统的能控性和能观测性（1）状态能控性的概念状态能控、系统能控、系统不完全能控、状态能达（2）线性定常连续系统的状态能控性判别包括;格拉姆矩阵判据、秩判据、约当标准型判据、PBH判据掌握秩判据、PBH判据的计算（3）状态能观测性的概念状态能观测、系统能观测、系统不能观测（4）线性定常连续系统的状态能观测性判别包括;格拉姆矩阵判据、秩判据、约当标准型判据、PBH判据掌握秩判据、PBH判据的计算（5）能控标准型和能观测标准型只有状态完全能控的系统才能变换成能控标准型，掌握能控标准I型和II型的只有状态完全能观测的系统才能变换成能控标准型，掌握能观测标准I型和II 型的计算方法第五章：控制系统的稳定性分析〔1〕平衡状态〔2〕李雅普诺夫稳定性定义：李雅普诺夫意义下的稳定概念、渐进稳定概念、大范围稳定概念、不稳定性概念（3）线性定常连续系统的稳定性分析例4-6第六章线性系统的综合（1）状态反应与输出反应（2）反应控制对能控性与观测性的影响复习题1. 、和统称为系统变量。
2. 系统的状态空间描述由和组成，又称为系统的动态方程。
3. 状态变量图是由、和构成的图形。
4. 计算1001A-⎡⎤=⎢⎥⎣⎦的矩阵指数Ate__________。
.何谓现代控制理论？与经典控制理论之间是什么样的关系或联络？在解决控制问题时各有什么不同的优缺点？
.何谓现代控制理论？与经典控制理论之间是什么样的关系或联络？在解决控制问题时各有什么不同的优缺点？.何谓现代控制理论？与经典控制理论之间是什么样的关系或联络？在解决控制问题时各有什么不同的优缺点？现代控制理论以状态空间描述（实质上是一阶微分或差分方程组）作为数学模型，利用计算机作为系统建模分析，设计乃至控制的手段，适应于多变数、非线性、时变系统。
状态空间方法属于时域方法，其核心是做优化技术。
经典控制理论分析和设计控制系统采用的方法是频率特性法和根轨迹法。
这两种方法用来分析和设计线性、定常单变数系统是很有效地。
但是，对于非线性系统，时变系统，多变数系统等，经典控制理论就显得无能为力了。
同时，随着生产过程自动化水平的提高，控制系统的任务越来越复杂，控制精度要求也越来越高，因此，建立在状态空间分析方法基础上的现代控制理论便迅速地发展起来。
经典控制理论与模糊控制理论的特点、区别及关系是什么？1）它是一种非线性控制方法，工作范围宽，适用范围广，特别适合非线性系统的控制。
（2）它不依赖于物件的数学模型，对无法建模或很难建模的复杂物件，也能利用人的经验知识来设计模糊控制器完成控制任务。
而传统的控制方法都要已知被控物件的数学模型，才能设计控制器。
（3）它具有内在的并行处理机制，表现出极强的鲁棒性，对被控物件的特性变化不敏感，模糊控制器的设计引数容易选择调整。
演算法简单，执行快，容易实现。
不需要很多的控制理论知识，容易普及推广。
正因为模糊控制具有以上显著的优点，很多国际著名的专家学者指出：“模糊控制是21世纪的控制技术”，将有非常广阔的发展前途和产品市场。
从经典控制理论发展到现代控制理论，实现了哪些转变主要的基础课程有：控制理论（包括经典控制理论和现代控制理论），电路和数位电路类比电路，控制电机等。
控制理论是讲述系统控制科学中具有新观念、新思想的理论研究成果及其在各个领域中，特别是高科技领域中的应用研究成果，但是在民用领域即实际生活中有很严重的脱节。
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1.经典控制理论和现代控制理论的区别和联系
区别：
（1）研究对象方面：经典控制系统一般局限于单输入单输出，线性定常系统。
严格的说，理想的线性系统在实际中并不存在。
实际的物理系统，由于组成系统的非线性元件的存在，可以说都是非线性系统。
但是，在系统非线性不严重的情况时，某些条件下可以近似成线性。
所以，实际中很多的系统都能用经典控制系统来研究。
所以，经典控制理论在系统的分析研究中发挥着巨大的作用。
现代控制理论相对于经典控制理论，应用的范围更广。
现代控制理论不仅适用于单输入单输出系统，还可以研究多输入多输出系统；不仅可以分析线性系统，还可以分析非线性系统；不仅可以分析定常系统，还可以分析时变系统。
（2）数学建模方面：微分方程（适用于连续系统）和差分方程（适用于离散系统）是描述和分析控制系统的基本方法。
然而，求解高阶和复杂的微分和差分方程较为繁琐，甚至难以求出具体的系统表达式。
所以，通过其它的数学模型来描述系统。
经典控制理论是频域的方法，主要以根轨迹法和频域分析法为主要的分析、设计工具。
因此，经典控制理论是以传递函数（零初始状态下，输出与输入Laplace变换之比）为数学模型。
传递函数适用于单输入单输出线性定常系统，能方便的处理这一类系统频率法或瞬态响应的分析和设计。
然而对于多信号、非线性和时变系统，传递函数这种数学模型就无能为力了。
传递函数只能反应系统的外部特性，即输入与输出的关系，而不能反应系统内部的动态变化特性。
现代控制理论则主要状态空间为描述系统的模型。
状态空间模型是用一阶微分方程组来描述系统的方法，能够反应出系统内部的独立变量的变化关系，是对系统的一种完全描述。
状态空间描述法不仅可以描述单输入单输出线性定常系统，还可以描述多输入多输出的非线性时变系统。
另外状态空间分析法还可以用计算机分析系统。
（3）应用领域方面：由于经典控制理论发展的比较早，相对而言理论比较成熟，并且生产生活中很多过程都可近似看为线性定常系统，所以经典控制理论应用的比较广泛。
现代控制理论是在经典控制理论基础上发展而来的，对于研究复杂系统较为方便。
并且现代控制理论可以借助计算机分析和设计系统，所以有其独特的优越性。
联系：（1）虽然现代控制理论的适用范围更多，但并不能定性的说现代控制理论更优于经典控制理论。
我们要根据具体研究对象，选择合适的理论进行分析，这样才能是分析的更简便，工作量较小
（2）两种控制理论在工业生产、环境保护、航空航天等领域发挥着巨大的作用。
（3）两种理论有其各自的特点，所以在对系统进行分析与设计时，要根据系统的特征选取和是的理论。
（4）所以熟识两种理论，具体的问题具体分析，选取合适的理论研究不同的系统。
随着社会的发展，两种理论对科技的进步发挥着巨大的推动作用。
在实践中，两种理论也会得到发展和完善，并且促进新的理论的形成，智能控制理论就是个很好的例子。
2.经典控制理论和现代控制理论所涉及的内容
经典控制理论：主要研究系统的动态性能，在时间和频域内来研究系统的“稳定性、准确性、快速性”。
所谓稳定性是指系统在干扰信号的作用下，偏离原来的平衡位置，当干扰取消之后，随着时间的推移，系统恢复到原来平衡状态的能力。
准确性是指在过度过程结束后输出量与给定的输入量的偏差。
所谓快速性是指当系统的输入量和给定的输入量之间产生的偏差时，消除这种偏差的快慢程度。
现代控制理论：线性系统理论、最优控制、随机系统理论和最优估计、系统辨识、自适应控制、非线性系统理论、鲁棒性分析和鲁棒控制、分布参数控制、离散事件控制、智能控制。