現(xiàn)代控制理論基礎的知識體系包括(控制理論都包括哪些內容)
1.控制理論都包括哪些內容
控制理論（包括經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論）
控制理論是講述系統(tǒng)控制科學中具有新觀念、新思想的理論研究成果及其在各個領域中，特別是高科技領域中的應用研究成果，但是在民用領域即實際生活中有很嚴重的脫節(jié)。
首先，必須明確它是理論性較強的工程學科課程?！蹲詣涌刂评碚摗肥且婚T主要研究自動控制系統(tǒng)基礎理論、系統(tǒng)分析和設計本技術的專業(yè)基礎課程，也是自動控制相關專業(yè)的一門重要的基礎理論課程，與工程實踐密不可分。課程目的和任務是使自動化專業(yè)的本科生學習《自動控制理論》的基礎理論、控制系統(tǒng)的基本分析和設計方法，為今后的學習奠定扎實的基礎。繼續(xù)學習相關課程后，能夠及從事國民經(jīng)濟、國防和科研各部門的運動控制、過程控制、機器人智能控制、導航制導與控制、現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)、模式識別與智能系統(tǒng)、生物信息學、人工智能及神經(jīng)網(wǎng)絡、系統(tǒng)工程理論與實踐、新型傳感器、電子與自動檢測系統(tǒng)、復雜網(wǎng)絡與計算機應用系統(tǒng)等領域的科學研究、技術開發(fā)、教學及管理工作。
其次，針對該課程的特點，學習方法建議如下：
1.根據(jù)課程進程表順序安排學習內容
《自動控制理論》課程是一門內容龐雜、信息量大的課程，因此，應該按照課程進程順序進行學習，由淺入深，注重基礎知識，包括基本概念、基本定理等都是非常必要的。否則，不重視前面基礎內容的學習，將會給后續(xù)內容學習帶來困難。
2.結合實驗，加深對理論知識的理解，加強工程實際設計能力
《自動控制理論》課程另配有《自動控制理論實驗》實驗課程。必作實驗內容有：控制系統(tǒng)的數(shù)學模型；典型二階系統(tǒng)的欠阻尼響應；控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析；控制系統(tǒng)頻率特性；連續(xù)系統(tǒng)串聯(lián)校正；典型非線性環(huán)節(jié)；隨動系統(tǒng)模擬PID校正環(huán)節(jié)的研究與設計；隨動系統(tǒng)數(shù)字PID校正環(huán)節(jié)的研究與設計；倒立擺演示實驗。
實驗前要認真閱讀實驗指導書，實驗時認真操作
實驗后認真完成實驗報告，及時分析、總結實驗結果。實驗過程中，學生可以通過驗證、設計和調試程序等實驗環(huán)節(jié)，達到進一步鞏固和理解課堂上講授的知識，提高學生動手實踐能力和工程實際設計能力。通過實踐環(huán)節(jié)，使學生能夠在觀察現(xiàn)象、提出問題、分析問題和解決問題方面得到能力上的培養(yǎng)和鍛煉。
3.學習中注意歸納總結
《自動控制理論》課程內容龐雜、知識點多，概念多，各部分內容相互交叉，工程實踐性強。所以在學習過程的對每一階段學習都應進行歸納總結。這不僅可以幫助學好《自動控制理論》課程，更可以培養(yǎng)良好的學習習慣。
4.課堂上積極參與討論
《自動控制理論》課程以課堂教學為主，輔以多媒體圖形或曲線，幫助學生加深理解。同時，包含重點例題重點講解環(huán)節(jié)。
為啟發(fā)學生解決綜合性習題的能力，課堂上必要時會采用討論方式。學生應認真對待和參與課堂討論，在勇于表達自己觀點的同時，實際上這也是努力思考的過程。同時，要傾聽其他同學的觀點，開闊思路，學會從不同角度考慮問題，這樣對所學的的知識掌握得更牢固更深入。
2.控制的三大理論基礎是哪些
美國管理學家麥格雷戈（Douglas MC Gregor）于1957年提出了X-Y理論。麥格雷戈把傳統(tǒng)管理學成為“X理論”，
他自己的管理學說稱為“Y理論”。
X理論認為：多數(shù)人天生懶惰，盡一切可能逃避工作；
多數(shù)人沒有抱負，寧愿被領導、怕負責任，視個人安全高于一切；對多數(shù)人必須采取強迫命令，軟硬兼施的管理措施。
Y
理論的看法則相反，它認為，一般人并不天生厭惡工作，多數(shù)人愿意對工作負責，并有相當程度的想象力和創(chuàng)造才能；
控制和懲罰不是使人實現(xiàn)企業(yè)目標的唯一辦法，還可以通過滿足職工愛的需要、
尊重的需要和自我實現(xiàn)的需要，使個人和組織目標融合一致，達到提高生產(chǎn)率的目的。
麥格雷戈認為，人的行為表現(xiàn)并非固有的天性決定的，
而是企業(yè)中的管理實踐造成的。剝奪人的生理需要，會使人生病。同樣，剝奪人的較高級的需要，如感情上的需要、地位的需要、自我實現(xiàn)的需要，也會使人產(chǎn)生病態(tài)的行為。人們之所以會產(chǎn)生那種消極的、敵對的和拒絕承擔責任的態(tài)度，正是由于他們被剝奪了社會需要和自我實現(xiàn)的需要而產(chǎn)生的疾病的癥狀。因而迫切需要一種新的，建立在對人的特性
和人的行為動機更為恰當?shù)恼J識基礎上的新理論。麥格雷戈強調指出，必須充分肯定作為企業(yè)生產(chǎn)主體的人，
企業(yè)職工的積極性是處于主導地位的，他們樂于工作、勇于承擔責任，
并且多數(shù)人都具有解決問題的想象力、獨創(chuàng)性和創(chuàng)造力，
關鍵在于管理方面如何將職工的這種潛能和積極性充分發(fā)揮出來。
3.1現(xiàn)代管理理論包括哪些主要學派
(1)管理過程學派。這一學派的創(chuàng)始人是約法爾。其主要特點是把管理學說與管理人員的職能聯(lián)系起來。他們認為，無論是什么性質的組織，管理人員的職能是共同的。
(2)經(jīng)驗學派。代表人物是德魯克和戴爾。他們主張通過分析經(jīng)驗來研究管理學問題。不少學者認為，經(jīng)驗學派實質上是傳授管理學知識的一種方法，稱為“案例教學”。實踐證明，這是培育學生分析和解決問題的一種很有效的途徑。
(3)系統(tǒng)管理學派。該學派認為，組織是由一個相互聯(lián)系的若干要素組成、為環(huán)境所影響的并反過來影響環(huán)境的開放的社會技術系統(tǒng)。它是由目標和價值、結構、技術、社會心理、管理等五個分系統(tǒng)組成。它提出，必須以整個組織系統(tǒng)作為研究管理的出發(fā)點，應該綜合運用各個學派的知識，研究一切主要的分系統(tǒng)及其相互關系。系統(tǒng)管理學派突破了以往各個學派僅從局部出發(fā)研究管理的局限性，從組織的整體出發(fā)闡明管理的本質，對管理學的發(fā)展做出了貢獻。
(4)決策理論學派。代表人物是西蒙。該學派認為，管理就是決策。管理活動的全部過程都是決策的過程，管理是以決策為特征的；決策是管理人員的主要任務，管理人員應該集中研究決策問題。
(5)管理科學學派。管理科學學派主張運用數(shù)學符號和公式進行計劃決策和解決管理中的問題；經(jīng)營管理是管理科學在管理中的運用；信息情報系統(tǒng)就是由計算機控制的向管理者提供信息情報的系統(tǒng)。
(6)權變理論學派。該學派認為，由于組織內部各個部分之間的相互作用和外界環(huán)境的影響，組織的管理并沒有絕對正確的方法，也不存在普遍適用的理論，任何理論和方法都不是絕對有效也不是絕對無效，采用哪種理論方法，要視組織的實際情況和所處的環(huán)境而定。
4.現(xiàn)代控制理論的介紹
建立在狀態(tài)2113空間法基礎上的一種控制理論，是自動控制理論的一個主要組成部分。在現(xiàn)代控制理論中，對控制系統(tǒng)的分析和5261設計主要是通過對系統(tǒng)的狀態(tài)變量的描述來進行的，基本的方法是時間域方法?，F(xiàn)代控制理論比經(jīng)典控4102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1653線性系統(tǒng)，定常系統(tǒng)和時變系統(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)專字計算機上進行。現(xiàn)代控制理論還為設計和構造屬具有指定的性能指標的最優(yōu)控制系統(tǒng)提供了可能性。
5.自動化學科知識體系包含哪幾個層次
對應著大學本科教學，各個知識領域包含的知識單元分別列舉如下，其中帶下劃線“_____”的單元為核心知識單元；打“*”的單元為擴展知識單元，可與研究生教學共享，也可作為專業(yè)方向或選修知識單元：
1）“數(shù)理基礎”知識領域，包含的知識單元有：數(shù)學分析（或高等數(shù)學）、線性代數(shù)、概率與隨機過程、復變函數(shù)與積分變換、大學物理、工程化學、現(xiàn)代生物學*；
2）“機電基礎”知識領域，包含的知識單元有：工程制圖、機械基礎、電路、電磁場、模擬電子、數(shù)字電子、信號分析；
3）“計算機基礎”知識領域，包含的知識單元有：計算機基礎、計算機程序設計基礎、微機原理、單片機、可編程序控制器（PLC）;
4）“傳感與檢測”知識領域，包含的知識單元有：檢測技術、傳感器、儀表抗干擾技術、測量信號處理*；
5）“計算機與處理”知識領域，包含的知識單元有：計算機網(wǎng)絡、通信原理*；
6）“計算與處理”知識領域，包含的知識單元有：數(shù)字信號處理、計算算法基礎、圖像處理*、模式識別*、數(shù)據(jù)結構*、操作系統(tǒng)*；
7）“控制與智能”知識領域，包含的知識單元有：經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論、計算機控制、最優(yōu)控制*、自適應控制*、人工智能*、智能控制*；
8）“執(zhí)行與驅動”知識領域，包含的知識單元有：電力電子、控制儀表等等；
9）“對象與建?！敝R領域、包含的知識單元有：建模與辨識、電機原理與傳動、機械結構、機器人原理*；
10）“系統(tǒng)與工程”知識領域，包含的知識單元有：運動控制、過程控制、集成自動化系統(tǒng)、系統(tǒng)工程、管理信息系統(tǒng)、機器人控制*、數(shù)控*、控制系統(tǒng)CAD*、系統(tǒng)仿真*、運籌學*、最優(yōu)化*、智能系統(tǒng)*、電磁兼容*、工程設計*。
6.
其實就是現(xiàn)代控制理論的三個基本內容：多變量線性系統(tǒng)理論、最優(yōu)控制理論以及最優(yōu)估計與系統(tǒng)辨識理論。
多變量線性系統(tǒng)理論：
2 0世紀50年代以后，隨著航天等技術的發(fā)展和控制理論應用范圍的擴大，經(jīng)典線性控制理論的局限性日趨明顯，它既不能滿足實際需要，也不能解決理論本身提出的一些新問題。這種狀況推動線性系統(tǒng)的研究，在1960年以后從經(jīng)典階段發(fā)展到現(xiàn)代階段。美國學者R.E.卡爾曼首先把狀態(tài)空間法應用于對多變量線性系統(tǒng)的研究，提出了能控性和能觀測性這兩個基本概念，并提出相應的判別準則。1963年他又和E.G.吉爾伯特一起得出揭示線性系統(tǒng)結構分解的重要結果，為現(xiàn)代線性系統(tǒng)理論的形成和發(fā)展作了開創(chuàng)性的工作。1965年以后，現(xiàn)代線性系統(tǒng)理論又有新發(fā)展。出現(xiàn)了線性系統(tǒng)幾何理論、線性系統(tǒng)代數(shù)理論和多變量頻域方法等研究多變量系統(tǒng)的新理論和新方法。隨著計算機技術的發(fā)展，以線性系統(tǒng)為對象的計算方法和計算機輔助設計問題也受到普遍重視。
最優(yōu)控制理論：
這方面的開創(chuàng)性工作主要是由貝爾曼（R.E.Bellman）提出的動態(tài)規(guī)劃和龐特里亞金等人提出的最大值原理。這方面的先期工作應該追溯到維納（N.Wiener）等人奠基的控制論（Cybernetics）。1948年維納發(fā)表了題為《控制論—關于動物和機器中控制與通訊的科學》的論文，第一次科學的提出了信息、反饋和控制的概念，為最優(yōu)控制理論的誕生和發(fā)展奠定了基礎。
最優(yōu)控制理論所研究的問題可以概括為：對一個受控的動力學系統(tǒng)或運動過程，從一類允許的控制方案中找出一個最優(yōu)的控制方案，使系統(tǒng)的運動在由某個初始狀態(tài)轉移到指定的目標狀態(tài)的同時，其性能指標值為最優(yōu)。這類問題廣泛存在于技術領域或社會問題中。
例如，確定一個最優(yōu)控制方式使空間飛行器由一個軌道轉換到另一軌道過程中燃料消耗最少，選擇一個溫度的調節(jié)規(guī)律和相應的原料配比使化工反應過程的產(chǎn)量最多，制定一項最合理的人口政策使人口發(fā)展過程中老化指數(shù)、撫養(yǎng)指數(shù)和勞動力指數(shù)等為最優(yōu)等，都是一些典型的最優(yōu)控制問題。最優(yōu)控制理論是50年代中期在空間技術的推動下開始形成和發(fā)展起來的。蘇聯(lián)學者Л.С.龐特里亞金1958年提出的極大值原理和美國學者R.貝爾曼1956年提出的動態(tài)規(guī)劃，對最優(yōu)控制理論的形成和發(fā)展起了重要的作用。線性系統(tǒng)在二次型性能指標下的最優(yōu)控制問題則是R.E.卡爾曼在60年代初提出和解決的。
最優(yōu)估計與系統(tǒng)辨識理論：
根據(jù)系統(tǒng)的輸入輸出時間函數(shù)來確定描述系統(tǒng)行為的數(shù)學模型?，F(xiàn)代控制理論中的一個分支。通過辨識建立數(shù)學模型的目的是估計表征系統(tǒng)行為的重要參數(shù)，建立一個能模仿真實系統(tǒng)行為的模型，用當前可測量的系統(tǒng)的輸入和輸出預測系統(tǒng)輸出的未來演變，以及設計控制器。對系統(tǒng)進行分析的主要問題是根據(jù)輸入時間函數(shù)和系統(tǒng)的特性來確定輸出信號。對系統(tǒng)進行控制的主要問題是根據(jù)系統(tǒng)的特性設計控制輸入，使輸出滿足預先規(guī)定的要求。而系統(tǒng)辨識所研究的問題恰好是這些問題的逆問題。通常，預先給定一個模型類μ={M}（即給定一類已知結構的模型），一類輸入信號u和等價準則J=L(y,yM)（一般情況下，J是誤差函數(shù)，是過程輸出y和模型輸出yM的一個泛函）；然后選擇使誤差函數(shù)J達到最小的模型，作為辨識所要求的結果。系統(tǒng)辨識包括兩個方面：結構辨識和參數(shù)估計。在實際的辨識過程中，隨著使用的方法不同，結構辨識和參數(shù)估計這兩個方面并不是截然分開的，而是可以交織在一起進行的。
