概述
系统论与控制(MSC 93)研究动态系统的行为与通过输入使其按期望运行的方法。现代控制理论的数学基础由维纳(1948 年《控制论》)与庞特里亚金等人奠定。用状态空间 描述系统后,核心概念包括稳定性(李雅普诺夫方法)、能控性(能否由输入驱动到任意状态)与能观性(能否由输出重构状态),卡尔曼在 1960 年给出关键判据并创立卡尔曼滤波。
最优控制由庞特里亚金极大值原理(1956–1958 年)与贝尔曼动态规划刻画,本质上与变分法同源(最小化代价泛函)。反馈控制设计(PID、状态反馈、H∞ 鲁棒控制)则在工程中实现稳定与性能。
该分支与变分法、常/偏微分方程紧密关联,并广泛应用于机器人、航空航天、过程控制与电力系统,是连接数学建模与工程实践的枢纽。
主要研究问题
- 系统的稳定性、能控性与能观性如何判定?
- 最优控制与庞特里亚金极大值原理是什么?
- 反馈与鲁棒控制怎样设计?