2、控制工程：从理论到实践的全面解析

控制工程：从理论到实践的全面解析

1. 控制理论的发展历程

在过去的100年里，控制理论取得了显著的进展。早期，频域方法被用于分析系统稳定性，随后在接下来的十年里得到扩展，形成了广泛应用的控制系统设计方法。基于根轨迹法，一些能以图形形式展示特征方程根的设计技术也相继被提出。

20世纪50年代计算机的发明，促使了状态空间方程在机器计算中的应用。最优设计的概念首次被提出，同时动态规划方法和最大值原理也得以发展。在国际自动控制联合会的首次会议上，可观测性和可控性的概念被引入。同一时期，卡尔曼证明了在线性系统动态方程和二次性能准则的情况下，可以使用LQ方法进行控制，并结合卡尔曼滤波器，引入了线性二次高斯（LQG）控制。

20世纪80年代，针对动态方程存在不确定性的系统鲁棒设计，控制理论取得了重大进展。H无穷范数和μ综合理论展示了如何在系统方程中对不确定性进行建模。十年后，智能控制系统的概念应运而生。智能机器能够在不确定条件下表现出更好的性能，智能控制理论借鉴了人工智能领域的思想，如人工神经网络和模糊逻辑。模糊逻辑控制器无需对系统动态行为进行建模，就能提供一定形式的鲁棒控制。

这些新的数学技术使得对复杂动态系统的精确控制成为可能，应用领域涵盖了高效发电、太空旅行、通信卫星、飞机和水下探索等。

2. 计算机辅助控制系统设计

计算机辅助控制系统设计（CACSD）或计算机辅助应用控制工程（CAACE），是将计算机应用于控制系统设计和/或实现的过程。通过计算机辅助设计方法，可以以简单的方式展示控制的所有原理和技术。相关软件并非局限于某一种，而是一系列强大的可用软件包的集合。

线性代数“矩阵实验室”软件MATLAB的