Page 23 - 当代控制理论及应用技术概论

第一章 控制理论概述

的手段，适用于多变量、非线性、时变系统。 它在本质上是一种“时域法”但
并不是对经典频域法的从频率域回到时间域的简单再回归，而是立足于新的分析
方法，有着新的目标的新理论。现代控制理论研究内容非常广泛，主要包括三个
基本内容：多变量线性系统理论、最优控制理论以及最优估计与系统辨识理论。

从理论上解决了系统的能控性、能观测性、稳定性以及许多复杂系统的控制问题。

第二节 现代控制理论的发展

一、现代控制理论的产生与发展

现代控制理论的产生和发展经过了很长的时期。从现代控制理论的发展历
程可以看出，它的发展过程反映了人类由机械化时代进入电气化时代，并走向自

动化、信息化、智能化时代。其产生和发展要分为以下几个阶段的发展。
（一）现代控制理论的产生
在 20 世纪 30 到 40 年代，奈奎斯特、伯德、维纳等人的著作为自动控制理
论的初步形成奠定了基础；二战后，又经过众多学者的努力，在总结了以往的实

践和关于反馈理论、频率响应理论并加以发展的基础上，形成了较为完整的自动
控制系统设计的频率法理论。1948 年又提出了根轨迹法。至此，自动控制理论
发展的第一阶段基本完成。这种建立在频率法和根轨迹法基础上的理论，通常被
称为经典控制理论。

经典控制理论以拉氏变换为数学工具，以单输入――单输出的线性定常系
统为主要的研究对象。将描述系统的微分方程或差分方程变换到复数域中，得到
系统的传递函数，并以此作为基础在频率域中对系统进行分析和设计，确定控制

器的结构和参数。通常是采用反控制，构成所谓闭环控制系统。它有以下几个特点：
第一，经典控制理论只限于研究线性定常系统，即使对最简单的非线性系
统也是无法处理的；出描述方式，这就从本质上忽略了系统结构的内在特性，也
不能处理输入和输出皆大于 1 的系统。实际上，大多数工程对象都是多输入――

多输出系统，用经典控制理论设计这类系统都没有得到满意的结果；
第二，经典控制理论采用试探法设计系统。即根据经验选用合适的、简单的、

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