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控制理论与控制工程

2019-08-19 11:56:01 百科
控制理论与控制工程

控制理论与控制工程

控制理论与控制工程学科是以工程领域内的控制系统为主要研究对象,採用现代数学方法和计算机技术、电子与通讯技术、测量技术等,研究系统的建模、分析、控制、设计和实现的理论、方法和技术的一门学科。

基本介绍

  • 中文名:控制理论与控制工程
  • 释义:工程领域内的控制系统
  • 手段:现代数学方法和计算机技术
  • 性质:该学科为交叉学科

学科介绍

该学科为交叉学科,不同的大学该学科均有不同的侧重点:
控制理论与控制工程学科是以工程系统为主要对象,以数学方法和计算机技术为主要工具,研究各种控制策略及控制系统的理论、方法和技术。控制理论是学科的重要基础和核心内容,控制工程是学科的背景动力和发展目标。本学科的智慧型控制方向主要包括模糊控制、专家系统、神经元网路、遗传算法等方面的研究,特彆强调的是上述方法的交叉及其在工业过程控制方面的套用。故障诊断方向主要研究当控制系统一旦发生故障时,仍能保证闭环系统稳定,且满足规定的性能指标。利用获得的实时数据对生产过程进行线上监测及故障诊断,根据系统的运行状态制定相应的控制策略,使系统工作在最佳状态。鲁棒控制方向主要研究被控对象参数变化后,控制系统仍能稳定可靠的工作,并在某种意义下保证系统的最优性。信号处理方向主要研究控制系统中的信号处理问题,包括非线性系统的鲁棒滤波器的设计,自适应滤波器、噪声抵消器、小波分析等。
控制理论与控制工程是研究运动系统的行为、受控后的运动状态以及达到预期动静态性能的一门综合性学科。在理论方面,利用各种数学工具描述系统的动静态特性,以建模、预测、最佳化决策及控制为主要研究内容。在套用方面,将理论上的研究成果与计算机技术、网路技术和现代检测技术相结合,形成各种新型的控制器或控制系统。研究内容涵盖从基础理论到工程设计与实现技术的多个层次,套用遍及从工业生产过程到航空航天系统以及社会经济系统等极其广泛的领域。 离散控制理论在计算中也有很广泛的套用,例如,开方:
开方公式:X(n+1)=Xn+[A/X^(k-1)-Xn]1/k.
例如我们开3次方,即K=3;
公式:X(n+1)=Xn+[A/X^2-Xn]1/3
例如,A=5,5在1的3次方和2的3次方之间,X0无论取1.1,1.2,1.3,1.4,1.5,1.6,1.7,1.8,1.9,2.0都可以。假如我们取2为初始值:
第一步:2+(5/2x2-2)1/3=1.7=X1
第二步:1.7+(5/1.7x1.7-1.7)1/3=1.71=X3
第三步:1.71+(5/1.71x1.71-1.71)1/3=1.709=X4
第四步:1.709+(5/1.709x1.709-1.709)1/3=1.7099=X5
每计算一次,比上一次多取一位数,计算次数与精确度成正比。取值偏大公式会自动调小,例如第一步和第二步,取值偏小公式会自动调大,例如第三步,第四步。

研究方向

複杂系统控制理论与套用:採用结构分散化方法研究複杂系统的建模与控制问题,以结构分散化模型为基础,研究新的系统辨识理论和新的控制方法。
智慧型控制理论研究与套用:在对模糊控制、神经网路、专家系统和遗传算法等理论进行分析和研究的基础上,重点研究多种智慧型方法综合套用的集成智慧型控制算法。
计算机控制系统:针对不同的生产过程和控制对象,研究採用DCS、PLC、工业控制计算机等控制设备,构成低成本、高性能、多功能的计算机控制系统。
网路控制理论及其套用:通过对网路拓扑结构及网路环境下先进控制理论与方法的研究,充分利用网路资源,实现从决策到控制的全过程最佳化。

主要开设院校

根据武汉大学中国科学评价研究中心2015年6月发布的《中国研究生教育及学科专业评价报告(2014~2015)》对控制科学与工程(0811)一级学科下的控制理论与控制工程(081101)二级学科全国排名如下:
控制理论与控制工程(081101)二级学科全国排名
水平等级全国排名学校名称拥有此二级学科的学校数量
A+等
(7个)
1
东北大学
168
2
清华大学
168
3
哈尔滨工业大学
168
4
上海交通大学
168
5
西北工业大学
168
6
浙江大学
168
7
东南大学
168
A等
(25个)
8
华南理工大学
168
9
北京理工大学
168
10
北京航空航天大学
168
11
中南大学
168
12
南京理工大学
168
13
哈尔滨工程大学
168
14
大连理工大学
168
15
燕山大学
168
16
西安交通大学
168
17
广东工业大学
168
18
北京科技大学
168
19
华中科技大学
168
20
上海大学
168
21
重庆大学
168
22
同济大学
168
23
天津大学
168
24
华北电力大学
168
25
中国科学技术大学
168
26
北京交通大学
168
27
南开大学
168
28
东华大学
168
29
北京大学
168
30
山东大学
168
31
同济大学
168
32
黑龙江大学
168
B+等
(30个)
33
江南大学
168
34
华东理工大学
168
35
浙江工业大学
168
36
南京航空航天大学
168
37
兰州理工大学
168
38
河北工业大学
168
39
吉林大学
168
40
中国石油大学
168
41
西安理工大学
168
42
武汉理工大学
168
43
武汉科技大学
168
44
山东科技大学
168
45
江苏大学
168
46
中国矿业大学
168
47
郑州大学
168
48
湖南大学
168
49
大连海事大学
168
50
厦门大学
168
51
杭州电子科技大学
168
52
西安电子科技大学
168
53
兰州交通大学
168
54
重庆邮电大学
168
55
内蒙古科技大学
168
56
天津工业大学
168
57
河南理工大学
168
58
瀋阳工业大学
168
59
南京师範大学
168
60
电子科技大学
168
61
合肥工业大学
168
62
苏州大学
168
63
广西大学
168
64
武汉大学
168
B等
(30个)
65
河海大学
168
66
青岛科技大学
168
67
太原理工大学
168
68
北京工业大学
168
69
南通大学
168
70
辽宁科技大学
168
71
南京工业大学
168
72
上海海事大学
168
73
四川大学
168
74
湖南科技大学
168
75
辽宁工程技术大学
168
76
瀋阳理工大学
168
77
北京化工大学
168
78
西安建筑科技大学
168
79
北京邮电大学
168
80
西南交通大学
168
81
河北理工大学
168
82
辽宁石油化工大学
168
83
西华大学
168
84
青岛大学
168
85
东北电力大学
168
86
中国海洋大学
168
87
辽宁工业大学
168
88
江苏科技大学
168
89
太原科技大学
168
90
三峡大学
168
91
长春工业大学
168
92
北方工业大学
168
93
安徽理工大学
168
94
新疆大学
168
95
昆明理工大学
168
96
安徽工业大学
168
C等
(30个)
97
曲阜师範大学
168
98
深圳大学
168
99
内蒙古工业大学
168
100
南昌大学
168
101
哈尔滨理工大学
168
102
天津理工大学
168
103
南京邮电大学
168
104
河南科技大学
168
105
河南大学
168
106
福州大学
168
107
中北大学
168
108
西安科技大学
168
109
陕西科技大学
168
110
湖南工业大学
168
111
长沙理工大学
168
112
北京工商大学
168
113
天津科技大学
168
114
河北大学
168
115
大连大学
168
116
江西理工大学
168
117
长安大学
168
118
扬州大学
168
119
西南科技大学
168
120
东北林业大学
168
121
渤海大学
168
122
郑州轻工业学院
168
123
贵州大学
168
124
东北农业大学
168
125
中国地质大学
168
126
河北科技大学
168
127
南京农业大学
168
128
北京建筑大学
168

参考教材

基本信息

控制理论与控制工程
控制理论与控制工程
书号:
31337
ISBN:
978-7-111-31337-3
作者:
王积伟
印次:
1-1
责编:
冯春生 程足芬
开本:
16
字数:
597千字
定价:
45.0
所属丛书:
普通高等教育“十二五”规划教材
装订:

出版日期:
2011-02-12

图书目录

目录
前言
主要符号表
第一章控制系统导论1
第一节控制理论与控制工程发展概况1
第二节控制系统概述2
习题8
第二章连续控制系统的数学模型11
第一节数学工具——拉氏变换11
第二节时域模型——微分方程和状态方程25
第三节复域模型——传递函式35
第四节频域模型——频率特性37
第五节图示模型——系统框图和信号流图38
第六节控制系统的典型环节50
第七节工程控制系统的数学模型57
第八节基于MATLAB与SIMULINK建立系统数学模型69
习题70
第三章控制系统的时域分析法77
第一节典型时域输入信号77
第二节系统时域回响78
第三节误差分析与计算92
第四节稳定性分析与稳定判据100
第五节基于MATLAB与SIMULINK的系统时域特性分析107
习题116
第四章控制系统的根轨迹分析法120
第一节根轨迹的基本概念120
第二节根轨迹的基本特性及绘製方法123
第三节控制系统的根轨迹分析130
第四节基于MATLAB绘製系统根轨迹134
习题135
第五章控制系统的频域分析法137
第一节频率回响137
第二节典型环节的频率特性140
第三节反馈控制系统的开环频率特性150
第四节反馈控制系统的闭环频率特性158
第五节系统频域稳定性判据161
第六节系统闭环特性的频域分析171
第七节频域回响与时域回响间的关係175
第八节基于MATLAB与SIMULINK的系统频域特性分析178
第九节工程实际系统的频域法分析182
习题190
第六章线性连续系统的校正和控制195
第一节系统校正和控制概述195
第二节串联校正196
第三节基于MATLAB与SIMULINK的系统串联校正210
第四节PID控制214
第五节反馈校正224
第六节複合控制228
第七节工程实际系统的校正及其分析232
习题237
第七章线性定常系统的状态空间分析与综合240
第一节线性定常系统的状态空间描述240
第二节线性定常系统状态方程的解256
第三节线性定常系统的能控性与能观性263
第四节线性定常系统的利亚普诺夫稳定性分析271
第五节线性定常系统的状态反馈与极点配置277
第六节基于MATLAB与SIMULINK的状态空间法分析282
第七节工程实际系统的状态空间法分析286
习题292
第八章线性离散系统的分析与设计296
第一节离散系统概述296
第二节信号的採样与复现297
第三节Z变换与Z反变换302
第四节离散系统的数学模型311
第五节线性离散系统的性能分析317
第六节线性离散系统的校正与控制325
第七节基于MATLAB与SIMULINK的离散系统分析334
习题337
第九章非线性控制系统339
第一节非线性概述339
第二节描述函式分析法342
第三节非线性系统的描述函式法分析248
第四节典型非线性特性的描述函式法分析351
第五节基于SIMULINK的非线性系统性能分析353
第六节利用非线性特性改善系统的性能356
习题358
附录360
附录A拉氏变换和Z变换表360
附录B常用校正装置362
附录C习题参考答案363
参考文献379
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