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內容簡介

　　 《普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材：現代控製理論基礎（第2版）》“現代控製理論基礎”是本科自動化專業的一門重要的專業基礎課。《普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材：現代控製理論基礎（第2版）》以自動控製係統為研究對象，係統地講述綫性係統理論，適當介紹綫性二次型控製方法，是進一步學習研究現代控製理論的基礎。.《普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材：現代控製理論基礎（第2版）》包含瞭現代控製理論基礎的主要理論和方法，圍繞係統建模、係統分析和係統設計，介紹係統的狀態空間描述基本概念和求解、穩定性、能控性和能觀性、極點配置和狀態觀測器，以及控製理論中基本的綫性二次型控製方法，對這些理論均作瞭精確的闡述和嚴格的證明，著重闡述各種分析、設計算法及其應用。
　　 每一章均編排有相當數量的習題，由淺入深地分檔安排，並將它們分為練習題、深入題、實際題和matlab題；在內容敘述上深入淺齣，注重對物理概念的敘述。
　　 《普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材：現代控製理論基礎（第2版）》內容廣泛，可作為自動化、電氣工程及其自動化等專業本科及研究生的教材，也可供相關專業的科研、工程技術人員以及高等院校教師參考。

內頁插圖

目錄

第一章 綫性係統的數學描述
1.1 引言
1.2 綫性係統的輸入輸齣描述
1.2.1 係統輸入輸齣描述的一般錶達式
1.2.2 綫性係統的單位脈衝響應陣
1.2.3 綫性定常係統的單位脈衝響應陣
1.2.4 綫性定常係統的傳遞函數陣
1.3 綫性係統的狀態空間描述
1.3.1 狀態變量、狀態嚮量和狀態空間
1.3.2 綫性係統的狀態空間描述
1.3.3 狀態空間描述中的綫性性質
1.3.4 非綫性係統的綫性化
1.3.5 由狀態空間描述求傳遞函數陣
1.3.6 綫性定常係統狀態空間描述的模擬計算機仿真及方塊圖
1.3.7 綫性係統的狀態信號流圖模型
1.3.8 根據物理機理推導狀態空間描述
1.3.9 用matlab進行係統模型轉換
1.3.10 狀態空間描述的小結
1.4 係統狀態空間描述的等價變換
1.4.1 綫性係統狀態空間描述的等價變換
1.4.2 綫性係統狀態空間描述的等價變換的性質
1.4.3 對角綫標準型和約當標準型狀態空間描述
1.5 綫性定常組閤係統的狀態空間描述
1.5.1 並聯連接的組閤係統
1.5.2 串聯連接的組閤係統
1.5.3 反饋連接的組閤係統
1.5.4 matlab在組閤係統計算中的應用
小結
習題

第二章 綫性係統的狀態響應和輸齣響應
2.1 綫性係統響應的特點
2.1.1 問題的提齣
2.1.2 綫性係統狀態響應的特點
2.2 綫性定常係統的狀態響應
2.2.1 綫性定常係統狀態方程的解
2.2.2 綫性定常係統的狀態轉移矩陣
2.2.3 綫性定常係統狀態響應舉例
2.3 綫性定常係統的輸齣響應
2.4 用matlab求綫性定常係統的響應
2.5 綫性時變係統的響應
2.5.1 綫性時變係統的狀態轉移矩陣
2.5.2 綫性時變係統狀態轉移矩陣φ(t，t0)的性質
2.5.3 綫性時變係統的狀態響應和輸齣響應
2.5.4 綫性時變係統的單位脈衝響應
2.6 綫性離散係統的響應
2.6.1 綫性連續時變係統時間離散化的狀態空間描述
2.6.2 綫性連續定常係統時間離散化的狀態空間描述
2.6.3 綫性時變離散係統的響應
2.6.4 綫性定常離散係統的響應
2.6.5 matlab在綫性離散係統中的應用
小結
習題

第三章 係統的穩定性
3.1 綫性係統的外部穩定性
3.1.1 單變量綫性係統的bibo穩定性
3.1.2 多變量綫性係統的bibo穩定性
3.2 係統的內部穩定性
3.2.1 係統內部穩定性的基本概念
3.2.2 綫性定常連續係統穩定性特徵值判據
3.2.3 綫性定常離散係統的穩定性特徵值判據
3.2.4 用matlab求係統特徵值
3.3 李雅普諾夫判定穩定性方法
3.3.1 李雅普諾夫第二法
3.3.2 預備知識
3.3.3 李雅普諾夫穩定性判據
3.3.4 綫性定常係統的李雅普諾夫方程穩定性判據
3.3.5 綫性定常離散係統的李雅普諾夫方程穩定性判據
3.3.6 用matlab求解李雅普諾夫方程
3.3.7 李雅普諾夫函數的規則化構造方法
3.3.8 非綫性係統穩定性的間接判定法
小結
習題

第四章 綫性係統的能控性和能觀性
4.1 綫性定常係統的能控性
4.1.1 能控性定義
4.1.2 綫性定常係統的能控性判據
4.2 綫性定常係統的能觀性
4.2.1 能觀性定義
4.2.2 綫性定常係統的能觀性判據
4.3 綫性時變係統的能控性和能觀性
4.3.1 綫性時變係統的能控性
4.3.2 綫性時變係統的能觀性
4.4 離散時間係統的能控性和能觀性
4.4.1 離散係統的能控性
4.4.2 離散係統的能觀性
4.4.3 對原點的能控性和能達性
4.4.4 離散化係統保持能控性和能觀性的條件
4.5 綫性係統的對偶性
4.5.1 綫性定常係統的對偶性
4.5.2 對偶原理
4.5.3 時變係統的對偶性
4.6 能控標準型和能觀標準型
4.6.1 單輸入單輸齣係統的標準型
4.6.2 多輸入多輸齣係統的標準型
4.7 綫性係統的結構分解
4.7.1 按能控性的係統結構分解
4.7.2 按能觀性的係統結構分解
4.7.3 按能控性和能觀性的係統結構分解
小結
習題

第五章 最小實現
5.1 引言
5.2 實現和最小實現
5.2.1 g(s)可實現為正常係統的條件
5.2.2 最小實現的定義與性質
5.3 綫性定常係統的最小實現
5.3.1 單變量係統傳遞函數的最小實現
5.3.2 嚮量傳遞函數(嚮量正則有理函數)的實現
5.3.3 用matlab求係統的最小實現
小結
習題

第六章 狀態反饋和狀態觀測器
6.1 引言
6.2 反饋係統的狀態空間描述
6.2.1 狀態反饋係統的狀態空間描述
6.2.2 輸齣反饋係統的狀態空間描述
6.3 狀態反饋係統的能控性和能觀性
6.4 狀態反饋極點配置
6.4.1 狀態反饋極點配置定理
6.4.2 單輸入係統的極點配置算法
6.4.3 多輸入係統的極點配置算法
6.4.4 係統的鎮定
6.5 狀態反饋在係統綜閤中的其他應用
6.5.1 係統解耦問題
6.5.2 漸近跟蹤與乾擾抑製問題
6.6 綫性離散係統的狀態反饋
6.6.1 綫性離散狀態反饋係統的狀態空間描述
6.6.2 綫性離散係統狀態反饋極點配置
6.7 狀態觀測器
6.7.1 狀態重構(估計)
6.7.2 全維狀態觀測器
6.7.3 狀態觀測器a-lc的特徵值可以任意配置的條件
6.7.4 基於求解西爾維斯特方程的狀態觀測器設計算法
6.7.5 用能觀標準型的設計算法
6.7.6 降維狀態觀測器
6.8 帶狀態觀測器的狀態反饋係統
6.8.1 帶狀態觀測器狀態反饋係統的狀態空間描述
6.8.2 分離性原理
6.8.3 狀態觀測器期望特徵值的配置原則
6.9 綫性係統的能檢性及其觀測器設計
6.9.1 係統為能檢測的條件
6.9.2 能檢測係統狀態觀測器的設計算法
6.10 輸齣反饋控製及最優逼近法在係統綜閤中的應用
6.10.1 輸齣反饋控製係統的能控性和能觀性
6.10.2 輸齣反饋的極點配置問題
6.10.3 輸齣反饋控製係統特徵值配置的最優逼近法
6.10.4 優化設計法在魯棒控製器設計中的應用
6.11 綫性二次型最優控製問題
6.11.1 綫性二次型最優控製問題
6.11.2 有限時間綫性連續係統狀態調節器
6.11.3 無限時間綫性定常係統狀態調節器
小結
習題
參考文獻

精彩書摘

狀態反饋和狀態觀測器是對偶的，它們的西爾維斯特方程也是對偶的。
基於求解西爾維斯特方程的算法把係統狀態反饋和狀態觀測器（以及降維觀測器）的設計都統一於同一框架下。這種算法繞開瞭等價變換的計算，在多變量係統的計算中就更顯其優點。用MATLAB求解西爾維斯特方程則可以加快這一計算過程。這種算法另一個重要優點是可用於狀態反饋矩陣的優化。
在帶狀態觀測器的狀態反饋係統中，狀態觀測器與原狀態反饋係統是相互獨立的（分離性原理），因此可以各自獨立地進行設計。
標準型算法是基本算法，這種算法必須將係統等價變換為能控（或能觀）標準型，計算增益陣置（或L），然後再反變換為原係統的x（或L）。係統的能控標準型和能觀標準型是對偶的，增益陣K的計算與L的計算也是對偶的。標準型法計算過程有時要進行多次等價變換和反變換，使計算過程顯得復雜，不像基於西爾維斯特方程的方法清晰明瞭，便於應用。
係統的鎮定是通過狀態反饋實現係統的漸近穩定。係統用狀態反饋可鎮定的充分必要條件是：係統不能控子係統是漸近穩定的。係統的能檢測是通過觀測器增益陣L實現觀測器的漸近穩定。係統是能檢的充分必要條件是：係統不能觀子係統是漸近穩定的。係統存在漸近觀測器的充分必要條件為係統是能檢的；係統存在漸近觀測器且能任意配置觀測器特徵值的充分必要條件為係統是能觀的。應注意兩者的聯係與區彆。係統的鎮定和係統的能檢性也是對偶的。
……
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