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1、自动化专业英语教程,教学课件,July 28, 2007,P2U5A Introduction to Modern Control Theory 第二部分第五单元课文A 现代控制理论简介,A 现代控制理论简介 1. 课文内容简介：主要介绍现代控制理论中现代控制理论产生的背景与原因，与传统控制理论之间的差别及其优点，状态的概念等内容。 2. 温习现代控制理论中绪论的内容。 3. 生词与短语 constraint n. 强迫，约束 multiply v. 加倍，倍增 stimulus n. 刺激，鼓励 optimal control 最优控制 dominate v. 支配，使服从 package
2、n. 包 very large scale integrated circuits (VLSI) 超大规模集成电路,P2U5A Introduction to Modern Control Theory 第二部分第五单元课文A 现代控制理论简介,numerical adj. 数字的 matrix n. 矩阵 pl. matrices linear vector space 线性矢量空间 ad hoc 尤其，特定地 alleviate v. 减轻，缓和 arbitrary adj. 任意的 formulation n. 公式化（表达） implementation n. 实现，履行 attain
3、 v. 达到，实现 constitute v. 构造，组织 insofar as 到这样的程度，在范围内 continuum n. 连续 gross national product 国民生产总值 trade deficit 贸易赤字 scalar adj. 数量的，标量的；n. 数量，标量,P2U5A Introduction to Modern Control Theory 第二部分第五单元课文A 现代控制理论简介,n-dimensional adj. n维的 circumstance n. 状况，环境 4. 难句翻译 1 The transition from simple approx
4、imate models, which are easy to work with, to more realistic models produces two effects. 从易于处理的简单近似模型到实际一些的模型的转换存在两方面问题。 2 It provides an ideal formulation for computer implementation and is responsible for much of the progress in optimization theory. 它（现代控制理论）为计算机实现提供了理想的公式化方法，并对最优化理论的发展起了重要作用。,P2
5、U5A Introduction to Modern Control Theory 第二部分第五单元课文A 现代控制理论简介,3 As far as the state at t1 is concerned, it makes no difference how the initial state was attained. 就t1时刻的状态而言，它与初始状态是怎样实现的无关。 as far asbe concerned：就而言；make no difference：无论都没有区别（没关系） 4 Thus the state at t0 constitutes a complete histo
6、ry of the system behavior prior to t0, insofar as that history affects future behavior. 因此，t0时刻的状态构成了t0以前系统活动状态的历史，这个历史状态在一定范围内影响（系统）未来的行为。 5. 参考译文 A 现代控制理论简介 引言 经典控制理论以输入输出关系主要是传递函数为基础。当遇到微分方程时，它们必须是线性的、包含（服从）所有约束,P2U5A Introduction to Modern Control Theory 第二部分第五单元课文A 现代控制理论简介,条件，才能建立有用的输入输出关系。然而，
7、现代控制理论是基于微分方程本身的直接使用。尽管经典控制理论的技术是强有力的，而且相对简单，但它的确存在一些局限和缺点，这些缺点会随着被控对象和控制系统的复杂化而加剧，这正是现代控制理论出现的原因。 几种因素为现代控制理论的发展提供了动力：1.处理更为实际的系统模型的需要。2.侧重点移向最优控制和最优系统设计。3.计算机技术的持续发展。4.先前方法的缺陷。5.对其他知识领域已知方法的应用能力的认识。 从易于处理的简单近似模型到实际一些的模型的转换产生了两种作用（存在着两个方面的问题）。第一，大量的变量必须包含在模型中。第二，更实际的模型更容易包含非线性和时变参数。以前系统被忽视的方面，如与周围环
8、境的相互作用和通过环境的反馈往往被包含进来。,P2U5A Introduction to Modern Control Theory 第二部分第五单元课文A 现代控制理论简介,技术社会的发展正朝向更加雄必勃勃的目标前进。这也意味着要处理有着大量相互作用部件的复杂系统。对更高精度和效率的要求已经改变了控制系统性能的重点。以超调量、调节时间、带宽等词来描述的经典的技术要求，在很多情况中已让位于最优判据如最小能量、最小代价、最小时间。最优化这些判据难以避开所不希望的非线性。最优控制理论常常要求使用非线性、时变的控制规律，即使基本系统是线性和时不变的。 计算机技术的不断发展在控制领域产生了重要的影响，
9、数字计算机快速的处理能力和巨大的存储容量，使得求解带有复杂高阶微分方程的实际问题成为可能。经典控制理论主要是（由.支配）图形方式，因为在那个时代这是解决特定问题的唯一方法。现在每一位控制设计者都可以轻松地使用功能强大的计算机（软件）包进行系统分析和设计。尽管计算机可以用于实现经典的变换反变换方法，但用它来直接求解（计算）,P2U5A Introduction to Modern Control Theory 第二部分第五单元课文A 现代控制理论简介,微分方程的数值解往往效率高。随着超大规模集成电路的发展，微型计算机的价格、尺寸和可靠性使它们能够常规地用于许多系统中。计算机现在就像控制系统的一个
10、部件一样被很平常地使用。 现代控制理论正好适合上述的趋势，因为它的时域技术和它的数学语言（矩阵、线性矢量空间等等）用计算机处理时非常理想。计算机是状态变量方法存在的一个主要原因。 大多数经典控制技术是面向单输入单输出（也许有几个输入输出）的线性常系数系统。经典技术的语言是拉普拉斯或变换和传递函数，当存在非线性时变的时候，经典技术就失去了正确的基础。一些成功的技术如相平面法、描述函数和其他特定方法被开发出来以缓解这个缺点。然而，最大的成功被限制在低阶系统中。现代控制理论的状态变量方法提供了一个统一的、强有力的、表达任意阶的线性或非线性的、时变或常系数的系统的方法。它为计算机实现提供了理想的公式化
11、表达，也导致了在最优化理论方面的一些进步。,P2U5A Introduction to Modern Control Theory 第二部分第五单元课文A 现代控制理论简介,状态的概念 在现代控制理论中状态的概念占据了中心地位，然而，它也出现在一些其他的技术或非技术的文章上下文中。在热力学中，“状态（state)”方程被突出地使用，二进制时序电路一般根据它们的“状态（state)”来分析，在日常生活中每月的财政“报告（statement)”是很平常的，联邦总统报告的消息是另一个例子。 在所有这些例子中，“状态（state)”的概念从本质上是相似的，它是系统状况在特定时刻完整的总结。在某一初始时
12、刻t0的状态（情况）加上t0时刻以后的系统输入情况，可以确定在后来的t1时刻的状态。就t1时刻的状态而言，它与初始状态是怎样实现的无关。因此，t0时刻的状态构成了t0以前系统活动状态的完整历史，它在一定范围内影响（系统）未来的行为。当前状态使得（系统）的过去和未来可以有很大的差别。,P2U5A Introduction to Modern Control Theory 第二部分第五单元课文A 现代控制理论简介,在任何固定的时刻，系统状态可以由一组变量xi的值来描述，xi称作状态变量。热力学系统的一个状态变量是温度，它的取值范围是连续实数域R。在二进制电路中，状态变量只能取两个离散的值或。注意，
13、你在月末检查帐目的状态可以只用一个数来表示，平衡（指收支数）。联邦状况可以由国民生产总值、失业率、贸易赤字等表示。对于本文所考虑的系统，状态变量可以取任意实数或复数的标量值，即 xiC。尽管一些系统需要无限多个状态变量，这里只考虑能够用有限的n个状态变量描述的系统。那么系统可以由一个n个元素的状态矢量x=x1 x2 . xn T表示，它属于一个定义在域C上有n维矢量空间。 对于连续时间系统，状态可以对某段时间内的所有时刻定义，例如一个连续变化的温度或电压。离散时间系统的状态只能定义在离散的时刻，如每月一次的财政报告或一个一度的联,P2U5A Introduction to Modern Con
14、trol Theory 第二部分第五单元课文A 现代控制理论简介,邦状态消息。连续时间和离散时间系统可以通过定义要考察的时间为T来同时讨论。对于连续系统T由所有t t0 ,tf的实数组成，对于离散系统，T由一组离散时间t0, t1, t2, tk构成。在许多情况下，每种系统初始时间都可以是-，最终时间可以是。 状态矢量x(t)只在tT时定义。在任一给定t，很简单，它是一组n个有序的数。然而，系统特性会随着时间而改变，从而引起了所需状态变量数目的变化（不仅是值）。如果状态空间的维数随时间改变，就要使用符号t，这里假设在所有tT时有相同维数的n维状态空间。,P2U5B State Equation
15、s 第二部分第五单元课文B 状态方程,B 状态方程 1. 课文内容简介：主要介绍现代控制理论中状态空间模型、传递函数矩阵和稳定性等内容。 2. 温习现代控制理论中有关状态空间、特征方程等概念。 3. 生词与短语 derivation n. 起源，得来 eliminate v. 消除 inherent adj. 固有的 equivalent adj. 同等的，等效的；n. 同等，等效 dictate v. 命令，要求 uniform adj. 一致的 theme n. 题目，主题，论文 generalize v. 概括，一般化，普及 coordinate n. 坐标，同等的人或物,P2U5B S
16、tate Equations 第二部分第五单元课文B 状态方程,momenta n. 动量，冲量 Hamiltonian 哈密尔顿的 Lagrangian 拉格朗日的 superposition n. 叠加 inverse n. 反，逆，倒数 adjoint n., adj. 伴随（的），共轭（的） determinant n. 行列式 eigenvalue n. 特征值（eigen- 特征） exploit v. 开发 routines n. 程序 4. 难句翻译 1 In transfer function models these equations are transformed and variables are eliminated between them to find the relation between selected input a
