0.3 经典控制理论与现代控制理论的研究与比较

经典控制理论与现代控制理论是在自动化学科发展的历史中形成的两种不同的对控制系统分析和综合的方法。两者的差异主要表现在研究对象、研究方法、研究工具、分析方法、设计方法等几个方面。经典控制理论以SISO单变量系统为研究对象，所用数学模型为高阶微分方程，采用传递函数法，即外部描述法，作为研究方法和研究工具。分析方法和设计方法主要运用频域、频率响应、根轨迹法和PID控制及校正网络。现代控制论理论以MIMO多变量系统为研究对象，采用一阶微分方程组作为数学模型。研究问题时，以状态空间法，即内部描述为研究方法，以矩阵论为研究工具。同时，分析方法采用了时间域设计方法，考查系统的稳定性和能控、能观性，设计方法可采用状态反馈和输出反馈。另外，经典控制理论中，频率法的物理意义直观、实用，但难以实现最优控制；现代控制理论则易于实现最优控制等智能控制算法。

经典控制理论与现代控制理论虽然在方法和思路上显著不同，但均基于描述动态系统的数学模型，是有内在联系的。经典控制理论是以拉普拉斯变换为主要数学工具，采用传递函数这一描述动力学系统运动的外部模型，研究自动控制系统的建模、分析和综合共同规律的技术科学；现代控制理论的状态空间法则是以矩阵论和微分方程为主要数学工具，采用状态空间表达式这一描述动力学系统运动的内部模型，研究MIMO线性、非线性、时变与非时变系统的建模、分析和综合共同规律的技术科学。