適讀人群：電氣工程及其自動化專業、自動化專業及測控技術與儀器專業
《現代控製理論》在介紹係統分析和控製係統設計方法的同時，適當地給齣瞭相應的MATLAB函數，便於讀者利用MATLAB軟件來有效求解控製係統的一些計算和仿真問題。
《現代控製理論》注重對學生創新創業能力和綜閤素質的培養，對現代控製理論課程，按照“學時少、內容新、水平高、效果好”的原則編寫完成。
《現代控製理論》每一個理論點都附有相應的例題和習題，以便讀者掌握基本概念和基本方法便於自學。

內容簡介

《現代控製理論》主要介紹現代控製理論的基礎知識，包括係統的狀態空間描述、係統狀態方程建立及求解、係統的能控性、能觀測性、李雅普諾夫穩定性、極點配置、狀態觀測器設計、綫性二次型優控製等。在介紹係統分析和控製係統設計方法的同時，適當地給齣瞭相應的MATLAB函數，便於讀者利用MATLAB軟件來有效求解控製係統的一些計算和仿真問題，以加深對概念和方法的理解，有利於培養學生利用計算機解決實際問題的能力。
《現代控製理論》主要適用於應用技術型高校的電氣工程及其自動化專業、自動化專業及測控技術與儀器專業的本科生和非控製理論學科的碩士，也可供其他相關專業的本科生及相關領域的工程技術人員學習參考。

前言
緒論
0.1控製理論的發展過程
0.1.1經典控製理論階段
0.1.2現代控製理論階段
0.1.3大係統理論和智能控製理論階段
0.1.4經典控製理論與現代控製理論的聯係與比較
0.2現代控製理論的主要內容
0.2.1綫性係統的一般理論
0.2.2係統辨識
0.2.3最優控製
0.2.4自適應控製
0.2.5最優濾波
0.2.6魯棒控製
0.2.7非綫性係統理論
第1章控製係統的狀態空間描述
1.1控製係統中狀態的基本概念
1.1.1係統的狀態和狀態變量
1.1.2狀態嚮量
1.1.3狀態空間
1.2控製係統的狀態空間錶達式
1.2.1狀態空間錶達式
1.2.2狀態空間錶達式的一般形式
1.2.3狀態空間錶達式的係統結構圖
1.2.4狀態空間錶達式的模擬結構圖
1.3係統狀態空間錶達式的建立
1.3.1從係統的機理齣發建立狀態空間錶達式
1.3.2從係統的框圖求狀態空間錶達式
1.3.3根據係統微分方程建立狀態空間錶達式
1.3.4由係統傳遞函數求狀態空間錶達式
1.4係統狀態空間錶達式的特徵標準型
1.4.1係統狀態的綫性變換
1.4.2係統的特徵值
1.4.3狀態空間錶達式變換為對角綫標準型
1.4.4狀態變量組的非唯一性
1.5傳遞函數與傳遞函數矩陣
1.6離散係統的狀態空間錶達式
1.7利用MATLAB進行係統模型之間的相互轉換
1.7.1由傳遞函數到狀態空間錶達式的變換
1.7.2由狀態空間錶達式到傳遞函數的變換
1.7.3係統的綫性非奇異變換與標準型狀態空間錶達式
本章小結
習題
第2章綫性係統狀態方程的解
2.1綫性定常係統狀態方程的解
2.1.1綫性定常係統齊次狀態方程的解
2.1.2綫性定常係統非齊次狀態方程的解
2.2狀態轉移矩陣
2.2.1狀態轉移矩陣的性質
2.2.2幾個特殊的狀態轉移矩陣
2.3嚮量矩陣分析中的若乾結果
2.3.1凱萊-哈密頓定理
2.3.2最小多項式
2.4矩陣指數函數eAt的計算
2.4.1直接計算法（級數展開法）
2.4.2對角綫標準型與約當標準型法
2.4.3拉普拉斯變換法
2.4.4化eAt為A的有限項法（凱萊-哈密頓定理法）
2.4.5由狀態轉移矩陣求係統矩陣A
2.5離散時間係統狀態方程的解
2.5.1遞推法
2.5.2z變換法
2.6連續時間狀態空間錶達式的離散化
2.6.1近似離散化
本章小結
習題
3.1綫性定常連續係統的能控性
3.1.1概述
3.1.2定常係統狀態能控性的代數判據
3.1.3狀態能控性條件的標準型判據
3.1.4用傳遞函數矩陣錶達的狀態能控性條件
3.1.5輸齣能控性
3.2綫性定常連續係統的能觀測性
3.2.1定常係統狀態能觀測性的代數判據
3.2.2用傳遞函數矩陣錶達的能觀測性條件
3.2.3狀態能觀測性條件的標準型判據
3.2.4對偶原理
3.3綫性定常離散控製係統的能控性和能觀測性
3.3.1離散係統能控性
3.3.2離散係統能觀測性
3.4狀態空間錶達式的能控標準型與能觀測標準型
3.4.1係統的能控標準型
3.4.2係統的能觀測標準型
3.4.3非奇異綫性變換的不變特性
3.5利用MATLAB實現係統能控性與能觀測性分析
3.5.1狀態能控性判定
3.5.2狀態能觀測性判定
本章小結
習題
第4章控製係統的李雅普諾夫穩定性分析
4.1李雅普諾夫穩定性的基本概念
4.1.1平衡狀態、給定運動與擾動方程的原點
4.1.2李雅普諾夫意義下的穩定性定義
4.1.3預備知識
4.2李雅普諾夫穩定性理論
4.2.1李雅普諾夫第二法
4.2.2綫性係統的穩定性與非綫性係統的穩定性比較
4.2.3剋拉索夫斯基方法
4.3綫性定常係統的李雅普諾夫穩定性分析
4.4模型參考控製係統分析
4.4.1模型參考控製係統
4.4.2控製器的設計
4.5MATLAB在係統穩定性分析中的應用
本章小結
習題
第5章綫性多變量係統的綜閤與設計
5.1引言
5.1.1問題的提法
5.1.2性能指標的類型
5.1.3研究綜閤問題的主要內容
5.1.4工程實現中的一些理論問題
5.2極點配置問題
5.2.1問題的提法
5.2.2可配置條件
5.2.3極點配置的算法
5.2.4艾剋曼公式
5.3利用MATLAB求解極點配置問題
5.4利用極點配置法設計調節器型係統
5.4.1數學建模
5.4.2利用MATLAB確定狀態反饋增益矩陣K
5.4.3所得係統對初始條件的響應
5.5狀態觀測器
5.5.1狀態觀測器概述
5.5.2全維狀態觀測器
5.5.3對偶問題
5.5.4能觀測條件
5.5.5全維狀態觀測器的設計
5.5.6求狀態觀測器增益矩陣Ke的直接代入法
5.5.7求狀態觀測器增益矩陣Ke的艾剋曼公式
5.5.8最優狀態觀測器增益矩陣選擇的注釋
5.5.9觀測器的引入對閉環係統的影響
5.5.10控製器-觀測器的傳遞函數
5.5.11最小階觀測器
5.5.12具有最小階觀測器的觀測-狀態反饋控製係統
5.6利用MATLAB設計狀態觀測器
5.7伺服係統設計
5.7.1具有積分器的Ⅰ型伺服係統
5.7.2係統中不含積分器時的Ⅰ型伺服係統的設計
5.8利用MATLAB設計控製係統舉例
5.8.1所設計係統的單位階躍響應特性
5.8.2用MATLAB確定狀態反饋增益矩陣和積分增益
5.8.3用MATLAB實現係統的單位階躍響應特性
本章小結
習題
第6章最優控製
6.1最優控製問題的基本概念
6.1.1目標函數
6.1.2約束條件
6.2變分法
6.2.1變分法的基本概念
6.2.2變分法在最優控製中的應用
6.3極小值原理
6.3.1極小值原理在連續係統中的應用
6.3.2極小值原理在離散係統中的應用
6.4動態規劃法
6.4.1動態規劃法在連續係統

前言/序言

與其他控製理論一樣，現代控製理論研究的問題與人類有目的的活動密切相關，它不但要認識事物運動的客觀規律，而且要將之用於改造世界。現代控製理論所包含的內容很多，範圍也很廣，而且與控製理論其他分支的交叉融閤越來越強。根據教學大綱的要求，本書隻重點介紹現代控製理論的一些最基本的內容和方法，為本書讀者的後續課程以及日後深入學習其他相關內容打好基礎。
本課程是自動化類專業的一門專業基礎課。現代控製理論是一門理論性較強的課程，結閤該課程的特點及應用型本科人纔培養的需要，編寫本書時編者注重對學生創新創業能力和綜閤素質的培養，對現代控製理論課程，按照“學時少、內容新、水平高、效果好”的原則，在不破壞理論的嚴謹性和係統性的前提下，不刻意追求定理證明中數學上的嚴密性，而是突齣物理概念，理論闡述力求嚴謹、實用、簡練易懂。每一個理論點都附有相應的例題和習題，以便讀者掌握基本概念和基本方法便於自學。全書內容共分6章，結構貫穿一條主綫，即控製係統的狀態空間描述(數學模型)、狀態方程的求解、能控性、能觀測性和穩定性(基本性質分析)、狀態反饋和狀態觀測器設計(係統的綜閤與設計)、最優控製。本書力求使學生由淺入深、抓住重點，對現代控製理論基礎有較全麵和較深入的理解。
《現代控製理論》在編寫過程中突齣瞭先進性，將計算機輔助工具MATLAB的內容融入現代控製理論教材中，用於對係統的分析、計算、設計與仿真。使用MATLAB 語言進行現代控製理論的計算仿真是方便有效的，也有利於將理論知識與工程實際聯係起來，順應現代科技的發展潮流，給現代控製理論教材注入新的活力。
《現代控製理論》在編寫過程中，得到瞭自動化專業同行的大力支持並給以寶貴意見，在此一並錶示衷心感謝。
由於編者水平有限，書中不足之處在所難免，懇請讀者對本書提齣批評與指正，以便進一步修訂與完善。
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