经典控制理论和现代控制理论的区别和联系 下载本文

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。