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內容簡介

《綫性控製係統理論與方法》闡述瞭係統與控製科學領域中最基礎的綫性控製係統理論與方法，主要講述綫性控製係統的時域理論與方法，並從動態係統的建模、分析與綜閤三個方麵係統地介紹瞭控製理論的基本概念和方法。全書共8章，內容包括：動態係統的輸入／輸齣模型、狀態空間模型；綫性係統的定量分析法（包括經典控製理論）和綫性係統的定性分析法（包括穩定性、能控性和能觀測性）；綫性係統的綜閤和控製方法（包括穩定化法、極點配置法、解耦法、跟蹤問題及觀測器的理論和方法以及魯棒控製）等。
《綫性控製係統理論與方法》既可作為應用數學專業、信息與計算專業及自動化專業本科和研究生教材，也可作為控製工程、係統工程專業研究生和科技工作者的參考用書。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論
1.1 控製科學的曆史與現狀
1.2 控製問題的分類
1.3 綫性控製係統理論的主要內容
1.4 與控製論相關的國際國內雜誌和國內外會議名稱

第2章 數學基礎介紹
2.1 常數矩陣的幾個基本概念和結論
2.2 多項式矩陣
2.3 矩陣分式
2.4 綫性矩陣方程
2.5 拉普拉斯變換
習題

第3章 動態係統模型
3.1 係統模型的建立
3.2 單變量係統輸入／輸齣模型與狀態空間模型的關係
3.3 多變量係統輸入／輸齣模型與狀態空間模型的關係
3.4 綫性係統規範型狀態方程
3.5 代數等價綫性係統的不變特性
3.6 組閤係統的狀態空間模型和傳遞函數矩陣
習題

第4章 綫性係統的定量分析法
4.1 單變量係統時域分析法
4.2 頻率響應分析法
4.3 綫性係統狀態方程解的結構及性質
4.4 綫性定常係統的狀態轉移矩陣和脈衝響應矩陣
4.5 綫性時變係統的時域分析
4.6 綫性連續係統的離散化及綫性離散係統分析
習題
第5童 綫性係統的能控性和能觀測性
5.1 能控性定義及其判據
5.2 能觀測性定義及其判據
5.3 對偶性原理
5.4 綫性離散時間係統能控性和能觀測性
5.5 能控規範型和能觀測規範型
5.6 綫性係統的結構分解
習題

第6章 動態係統的穩定性
6.1 外部穩定性和內部穩定性
6.2 Lyapunov穩定性
6.3 綫性係統的穩定性判據
6.4 離散時間係統的穩定性和判據
習題

第7章 綫性反饋係統的時間域綜閤
7.1 綜閤問題的提法及類型和性質
7.2 極點配置問題
7.3 輸入／輸齣解耦控製問題
7.4 跟蹤問題：無靜差性和魯棒控製
7.5 狀態重構問題及狀態觀測器
7.6 含有狀態觀測器的狀態反饋控製係統
習題

第8章 不確定綫性係統的魯棒控製
8.1 引言
8.2 係統描述和問題的定義
8.3 不確定綫性係統的二次穩定條件
8.4 不確定綫性係統的魯棒控製
8.5 不確定綫性時滯係統的魯棒非脆弱控製
習題
參考文獻

精彩書摘

第1章 緒論
1.3 綫性控製係統理論的主要內容
綫性控製係統理論主要研究綫性係統的運動規律和改變這種運動規律的可能性及方法，建立和揭示係統結構、參數、行為和性能問的確定關係。通常，將研究係統運動規律稱為分析問題，研究改變運動規律的可能性和方法的問題稱為綜閤問題。前者屬於認識係統，後者則為履行問題。
不管是對係統進行分析還是進行綜閤，前提是建立起係統的數學模型。在建立模型時，最重要的是確定什麼是需要反映和研究的主要係統屬性，並在此基礎上來定齣它的變量關係。隨著考察問題的性質不同，一個係統可以分為不同類型的模型，它們代錶瞭係統不同側麵的屬性。數學模型中的基本要素是變量、參量和常數以及它們之間的關係。係統模型中的變量包括狀態變量、輸入變量和輸齣變量，在有些情況下，還須考慮擾動變量。參量可以是係統的參數或錶徵係統性能的參數，前者受係統環境的影響可産生變動，後者可隨設計要求而人為地改變其取值。常量是指係統中不隨時間改變的參數。變量、參量和常量的關係需要針對具體問題根據相應的物理原理來決定。綫性係統的數學模型主要有兩種形式，即狀態空間模型和輸入／輸齣模型，對於係統的這兩種模型發展和形成瞭綫性係統理論的兩類不同的分析方法，即時域法和頻域法。
動態係統的數學模型一旦確定，就可著手對係統進行分析和綜閤。通常把分析區分為定性和定量分析兩類情況。在定量分析中，主要關心的是分析係統相對於某個輸入信號的響應和性能，這種分析涉及到繁多和復雜的計算，常常需要藉助於計算機來完成。在定性分析中，著重於分析諸如穩定性、能控性和能觀測性等係統的基本結構特性，這種分析對於係統的綜閤具有重要的指導性，因此在綫性係統理論中占據重要的位置。當係統的性能不夠令人滿意而需要加以改善或實現最優化時，就需要同時按係統的狀況和期望的性能指標要求來設計係統的控製器，這類問題就是綜閤問題，它是建立在分析基礎上的。通常控製器的基本形式足反饋控製，在某些情況下還需同時引入附加的補償器。應當指齣，對於係統的綜閤是相對於係統的模型進行的，而所導齣的控製器將施加和作用於實際係統中，因此必然會産生一係列實際問題，如反饋的構成、模型誤差的影響、參數攝動的影響，擾動影響的抑製和消除等，不解決這些實際問題，綜閤中提齣的期望性能指標仍然是沒有保證的。因此。解決上述這些實際問題，使得所綜閤的係統在實際運行中能達到期望的性能，是係統理論中要研究的課題。
……

前言/序言

　　控製科學與技術在20世紀的人類科技進步中起到瞭舉足輕重的作用。它對解決當今社會的許多挑戰性問題産生瞭積極的影響，也提供瞭科學的思想方法論。它為許多産業領域實現自動化奠定瞭理論基礎，提供瞭先進的生産技術和先進的控製儀器及裝備。特彆是數字計算機的廣泛使用，為控製科學與技術開闢瞭更廣泛的應用領域。
　　迴顧近百年工程技術的發展，我們看到，20世紀的控製科學與技術是在實踐的重大需求驅動下快速發展的，它經曆瞭若乾重要的發展時期：20世紀初的Lyapunov穩定理論和PID控製律概念，20年代的反饋放大器，30年代的Nyquist圖與Bode圖，40年代維納的控製論，50年代的貝爾曼動態規劃理論和龐特裏亞金極大值原理，60年代的卡爾曼濾波器、係統狀態空間法、係統能控性和能觀測性，70年代的自校正控製和自適應控製，80年代針對係統不確定狀況的魯棒控製，90年代基於智能信息處理的智能控製理論。如今，控製論已經成為一門理論嚴謹、內容豐富、分支眾多、發展迅速、應用廣泛的學科領域。
　　綫性控製係統理論是係統與控製科學領域的基礎理論，它主要以綫性係統為研究對象，經過近幾十年的發展，綫性係統理論的發展已經相當成熟與完善。綫性係統理論的重要性在於它的基礎性，其中的概念、方法、處理問題的思路和所獲得的結論，對於係統和控製理論的許多學科分支，諸如最優控製、魯棒控製、非綫性控製、隨機控製、分布參數係統和離散事件動態係統等，都具有重要的作用，因而成為學習和研究這些學科必不可少的基礎知識。目前，綫性係統理論已成為國內外大學係統與控製科學方嚮各個專業的一門重要基礎課程。

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