[求助]请教各位朋友并欢迎讨论非线性控制有关问题

xmwhit

控制理论方面的研究丰富多彩，单就非线性控制理论来说，其研究方向也是五花八门！虽然似懂非懂地看了好多资料，但是究竟这方面研究的热点或前沿问题在哪里还不是很清楚，只知道对于非线性系统，其最根本的能观与能控的结构特性还远远没有弄清楚，其研究的难点在哪里呢？即使这样，大多数人都在忙乎着搞复杂大系统，混沌控制，不过，这也应该算是非线性控制的研究方向吧。哪位高人能够对这些问题大致地描述一下？在下感激不尽了!

[ 本帖最后由 xmwhit 于 2006-11-9 08:52 编辑 ]

cdwxg

你这个问题实在不好回答，说起非线性确实能说一大堆的啊，它的理论也被应用到很多系统，类似的大系统或者什么电力系统等等，非线性是绝对的，无处不在，而且很多非线性系统还可以通过转化，近似为线性系统，然后用线性系统的理论来设计非线性控制器，实现设计。<BR>如果你要说研究，当然一个简单的东西都包括很多，那1+1为什么=2 还不是那么难研究吗？你应该看你主要方向是什么，根据你的方向来实践你的理论，你学习理论要有偏重，不能一把抓，你觉得有用，好，都学，不可能的。<BR>复杂大系统等等都是要用到非线性控制的理论的，而且现在的研究没有单一的，都是相互结合，毕竟单一的研究不利于或者跟不上现在的步伐。<BR>理论永远都是一个手段，你要用它去实践自己的方向，除非你是研究理论的。<BR>至于研究热点跟前沿嘛.. 找找资料看下，哎，博大精深的东西是不可能研究透的，还是喜欢用理论来实践，这样你就不用头那么大了：）

MVH

<P>转篇文章大家看看<br><br></P>非线性控制理论的发展<br>
<P>人类认识客观世界和改造世界的历史进程，总是由低级到高级，由简单到复杂，由表及里的纵深发展过程。在<br>控制领域方面也是一样，最先研究的控制系统都是线性的。例如，瓦特蒸汽机调节器、液面高度的调节等。这是由<br>于受到人类对自然现象认识的客观水平和解决实际问题的能力的限制，因为对线性系统的物理描述和数学求解是比<br>较容易实现的事情，而且已经形成了一套完善的线性理论和分析研究方法。但是，对于非线性系统来说，除极少数<br>情况外，目前还没一套可行的通用方法，而且每种方法只能针对某一类问题有效，不能普遍适用。所以，可以这么<br>说，我们对非线性控制系统的认识和处理，基本上还是处于初级阶段。另外，从我们对控制系统的精度要求来看，<br>用线性系统理论来处理目前绝大多数工程技术问题，在一定范围内都可以得到满意的结果。因此，一个真实系统的<br>非线性因素常常被我们所忽略了，或者被用各种线性关系所代替了。这就是线性系统理论发展迅速并趋于完善，而<br>非线性系统理论长期得不到重视和发展的主要原因。</P><br><br>
<P>但是，随着科学技术的不断发展，人们对实际生产过程的分析要求日益精密，各种较为精确的分析和科学实验<br>的结果表明，任何一个实际的物理系统都是非线性的。所谓线性只是对非线性的一种简化或近似，或者说是非线性<br>的一种特例。例如一个最简单的大家都熟悉的例子就是欧姆定理。欧姆定理的数学表达式为U=IR. 此式说明，电阻<br>两端的电压U 是和通过它的电流I 成正比，这是一种简单的线性关系，如图1 所示。但是，即使对于这样一个最简<br>单的单电阻系统来说，其动态特性，严格说来也是非线性的。因为当电流通过电阻以后就会产生热量，温度就要升<br>高，而阻值随温度的升高就要发生变化。欧姆定理就不再是简单的线性关系了，而是如下式所示的一种非线性关系 <br>式中，R0是0 ℃时的电阻数值，mc是电阻的热容量，α为电阻的温度系数，t 为电流通过电阻的时间。其非线<br>性关系。动力学中的虎克定理、热力学中的第一定律以及气体的内摩擦力等等也都有类似的情况。</P>
<P>对非线性控制系统的研究，到本世纪四十年代，已取得一些明显的进展。主要的分析方法有：相平面法、李亚<br>普诺夫法和描述函数法等。这些方法都已经被广泛用来解决实际的非线性系统问题。但是这些方法都有一定的局限<br>性，都不能成为分析非线性系统的通用方法。例如，用相平面法虽然能够获得系统的全部特征，如稳定性、过渡过<br>程等，但大于三阶的系统无法应用。李亚普诺夫法则仅限于分析系统的绝对稳定性问题，而且要求非线性元件的特<br>性满足一定条件。虽然这些年来，国内外有不少学者一直在这方面进行研究，也研究出一些新的方法，如频率域的<br>波波夫判据，广义圆判据，输入输出稳定性理论等。但总的来说，非线性控制系统理论目前仍处于发展阶段，远非<br>完善，很多问题都还有待研究解决，领域十分宽广。</P>
<P>非线性控制理论作为很有前途的控制理论，将成为二十一世纪的控制理论的主旋律，将为我们人类社会提供更<br>先进的控制系统，使自动化水平有更大的飞越。</P>

[此贴子已经被作者于2006-5-31 8:45:14编辑过]

xmwhit

很有道理，对于我个人来说很有指导意义！谢谢！<BR>当然，对于搞理论研究的人永远都应该受到尊重！

cdwxg

<P>恩，我不仅仅因为自己搞不来理论而佩服，而是能在中国搞理论的，一缺乏资金 二难度很大，所以才佩服<BR>其实理论的研究很重要，但我感觉中国现在的研究太实际，见不到成效的不支持<BR>不过这也不能说什么，毕竟中国的资金现状不如别的。<BR>但在这种条件下，还是要根据我们的兴趣和生活选择我们的职业与研究。<BR><BR>谢谢MVH的文章，看了下，又增加了见识，我不是搞理论的，所以我对这个热点什么的没什么太大兴趣，但我总是认为，一个理论的分支结合于其他，方方面面宏观的掌握是学控制的一个优势<BR>给你一个系统，你要能够提出模型，可行方法，以及可以试着用的探索方法，这样很多固有的方法你掌握了，你也慢满地开始研究方法的结合与创新了。<BR><BR>非线性控制理论确实很重要，当然不需要分析每个细节，当你宏观的掌握后，你再需要再回来研究。<BR></P>

xmwhit

想来想去，总觉得在中国理论研究和应用研究隔有一层膜！<BR>其实理论研究用不着那么清贫，真正的应用型的成果少不了坚实的理论根基。看到国外好多文献都是理论研究与工程研究相结合的成果。<BR>在国内很少，一方面搞理论的没有多少工程背景，不知工程师所云；搞工程的理论功底不是特别深厚，很难真正地把实际问题进行抽象，提升到纯理论高度，于是很难坐到一起共同做些研究。<BR>有少数都是在单打独斗，就控制论的研究者来说，按照国内的一般水平，他们绝对有资格拿到数学专业的博士学位，当然有一部分本来就是。国外的就更不必说。

cdwxg

希望大家继续发表评论。

tz6091

<P>的却控制对数学的要求真的很高。研一的时候感觉就是在上数学系，不过等接触实际课题的时候才真正发现数学的重要性。我觉得没有好的数学功底想在控制这块做出一些东西来好象是不太可能，特别是现在智能控制的发展，更对我们的能力提出了更高的要求。非线性控制理论很深，但好象在没有很好的运用的实际控制中去，所以感觉是很飘啊！</P>

cdwxg

<P>很多理论我们现在学得都感觉在飘<BR>很多复杂的过程，复杂的公式，复杂的思路<BR>以至于我们想宏观地掌握都很难总感觉是很多的公式堆在一起<BR>即便是把公式的意义搞透了<BR>却发现自己宏观把握不住了。。。<BR>哎，<BR>无论是智能控制还是非线形控制理论都是很难的，智能控制的思路可能更简单，但具体实现可很难啊<BR>所有的公式，法则都挺难宏观把握<BR>非线形控制理论也是同样的重要与复杂。</P>

xmwhit

       我们在谈应用和理论的时候，就像在谈感性和理性一样，感性代表具体的事物，理性代表抽象的思维。实际上对于一个数学家，无论他研究的问题多么抽象，他都能用感性的认识去体会。真正的数学家想要证明某个命题时，这个命题不是凭空捏造的，而是有根据的，在他看来应该是成立的，即便证明的过程也是借用数学符号来实施某种策略的过程。<BR>不幸的是，很多时候我们看到的、听到的和学到的诸如原理定理之类的东西，都是几经修改几经压缩的纯粹的公式的罗列与推导，没有真正体会到其中的奥妙和人类智慧的闪光点。<BR>      在没有一定的基础，尤其是没有对基本概念的深刻理解的情况下，很难做导创新，更不用说超越前人。

ieluxinhua

我就是在学习混沌控制，应用上还是可以的。比如可以用在保密通信上。

xawbw

传统的PID控制器和许多先进控制方法都能有效地控制线性过程。事实上，大多数过程都是非线性的。对于一个非线性程度不高的过程，可以把它当作一个线性过程处理。可是，要控制好一个极端非线性过程，则相当困难。
非线性控制是现代控制理论中的一大难点。线性控制系统理论已经发展的非常成熟了，然而，非线性控制依然是令人头痛的问题。非线性控制之所以困难，是因为非线性行为变化多端。
通常，要使一个自动控制器能有效地控制一个非线性过程，首先要对该过程进行线性化。常用的方法是设计一个反相的非线性函数来补偿非线性行为，使整个过程的输入－输出关系线性化。拟合非线性曲线是一件枯燥乏味的事，往往会由于过程的不确定因素使得以前的努力付之东流。
非线性控制的研究应如同大多数工程问题一样，来自于实践，回归于数学模型，解决于数学，返朴于实践！

cao

１、思想认识方面
　　理论与应用是相辅相成的，没有应用前景的理论逃不过丢进垃圾桶的命运．
　　＂控制＂思想，对＂控制＂是什么的理解．从＂控制＂观点看问题．
　　全局观点，＂控制＂是人或机主动干预的那个部分，而不是研究一个系统的全部，不是万能的．
　　宏观与微观之论，宏观把握时，有利于知全局，有利于应用现有理论；微观深入时，有利于扬弃，有利于新理论的创见，有利于开发新技术．两者辩证统一，看每个人如何把握、灵活使用。

２、学习方法的探讨
　　结合上述思想，应提出几个原则及方法：
　　对复杂的理论或公式，我们应以审视的态度去看，未必是对的，未必是可行的，理论研究要静心沉气理智，不仅国家政策应如此，对每个科技工作者应必备的素质，全社会的观点也更应如此．

　　＂控制＂　不是虚拟的虚无的东西．它的那一套经典理论是完美的，应用更是神奇的有潜力的．理论学习方面，要求较厚的数学功底；应用方面，要求有扎实的微机测控系统应用知识（请注意：一般来说，目前微机测控系统应用较多，但不是全部，并且各方面的硬软件层出不穷，大家不必狭窄自己的思路，大都可以借鉴最新最合适的硬软件平台，完全也可以开启应用方面的创新）。

３、总结

　　本人以为楼主发出这个问题的讨论，再结合各位志士的发言，可以看出更深层次的问题，或问题本质是：
　　何为学术研究？
　　何为应用研究？两都关系若何？
　　如何从事学术研究及应用研究？
　　如何学习？
　　如何认识一门学问或学科（如对“控制”思想的认识与把握）？

[ 本帖最后由 xinyuxf 于 2006-12-19 12:42 编辑 ]

曹金城

我很赞同XMWHIT的观点，记得读初中高中的时候我们很容易把所学知识系统化形象化，变成可以用感官逻辑去体会的东西，成为自己认为了的公理。而现在由于学的东西多了也深了，就如同cdwxg 所说的很难在宏观上进行把握了，也可以说是很难形象化系统化了。
坚持！先压缩后解压吧，剩下的就是自己的

chanl

看了楼上各位的论述，小弟偶受益匪浅。也打算涉及控制，前几天也是泛泛的看些基本知识，现在偶想通了，主要应该看些与自己方向有关的，我做的是旋翼动力学的主动控制，主要面向于智能旋翼的减振，看来以后要多来论坛好好学了！！1