現(xiàn)代控制理論基礎

前言

　　本書自2005年問世以來，被多所學校選作教材，得到教師和學生的認可。學生反映：雖然該課程理論性較強、內容抽象、要用到較多的數(shù)學知識，但該書便于學生掌握基本概念、原理和主要算法；在內容上循序漸進、深入淺出，概念講解到位，例題有利于加深對內容的理解，習題使學生學會了將理論用于實際問題，對學生幫助很大。2007年本書獲上海交通大學優(yōu)秀教材特等獎以及上海市優(yōu)秀教材二等獎。經高等教育出版社推薦，本書被選為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。　　現(xiàn)在三位編著者又將該書進行精心改編，推出第二版。新版在內容上有所增減：新增了一些新內容，有些在現(xiàn)有的同類教材中甚為少見，提供給讀者選用參考。另外也刪除了一些內容。同時改進了編寫方法，使基本內容更為強調和突出，更便于理解和記憶；部分內容選用了較簡單并在使用中較常用的形式；論述更為嚴謹，增加了部分算例。各章小結及有些內容的闡述方法也作了改寫或改進?！　】傊?，新版《現(xiàn)代控制理論基礎》進一步提高了書稿質量，更為突出本書一版序中所強調和肯定的6個特點。

內容概要

　　《現(xiàn)代控制理論基礎（第2版）》以自動控制系統(tǒng)為研究對象，系統(tǒng)地講述線性系統(tǒng)理論，適當介紹線性二次型最優(yōu)控制方法，是進一步學習研究現(xiàn)代控制理論的基礎。“現(xiàn)代控制理論基礎”是本科自動化專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課?！冬F(xiàn)代控制理論基礎（第2版）》包含了現(xiàn)代控制理論基礎的主要理論和方法，圍繞系統(tǒng)建模、系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設計，介紹系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述基本概念和求解、穩(wěn)定性、能控性和能觀性、極點配置和狀態(tài)觀測器，以及最優(yōu)控制理論中最基本的線性二次型最優(yōu)控制方法，對這些理論均作了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?！　∶恳徽戮幣庞邢喈敂?shù)量的習題，由淺入深地分檔安排，并將它們分為練習題、深入題、實際題和MATLAB題；在內容敘述上深入淺出，注重對物理概念的敘述?！　　冬F(xiàn)代控制理論基礎（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(yè)本科及研究生的教材，也可供相關專業(yè)的科研、工程技術人員以及高等院校教師參考?！　　冬F(xiàn)代控制理論基礎（第2版）》系普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。

書籍目錄

第一章 線性系統(tǒng)的數(shù)學描述1.1 引言1.2 線性系統(tǒng)的輸入輸出描述1.2.1 系統(tǒng)輸入輸出描述的一般表達式1.2.2 線性系統(tǒng)的單位脈沖響應陣1.2.3 線性定常系統(tǒng)的單位脈沖響應陣1.2.4 線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)陣1.3 線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述1.3.1 狀態(tài)變量、狀態(tài)向量和狀態(tài)空間1.3.2 線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述1.3.3 狀態(tài)空間描述中的線性性質1.3.4 非線性系統(tǒng)的線性化1.3.5 由狀態(tài)空間描述求傳遞函數(shù)陣1.3.6 線性定常系統(tǒng)狀態(tài)空間描述的模擬計算機仿真及方塊圖1.3.7 線性系統(tǒng)的狀態(tài)信號流圖模型1.3.8 根據物理機理推導狀態(tài)空間描述1.3.9 用matlab進行系統(tǒng)模型轉換1.3.10 狀態(tài)空間描述的小結1.4 系統(tǒng)狀態(tài)空間描述的等價變換1.4.1 線性系統(tǒng)狀態(tài)空間描述的等價變換1.4.2 線性系統(tǒng)狀態(tài)空間描述的等價變換的性質1.4.3 對角線標準型和約當標準型狀態(tài)空間描述1.5 線性定常組合系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述1.5.1 并聯(lián)連接的組合系統(tǒng)1.5.2 串聯(lián)連接的組合系統(tǒng)1.5.3 反饋連接的組合系統(tǒng)1.5.4 matlab在組合系統(tǒng)計算中的應用小結習題第二章 線性系統(tǒng)的狀態(tài)響應和輸出響應2.1 線性系統(tǒng)響應的特點2.1.1 問題的提出2.1.2 線性系統(tǒng)狀態(tài)響應的特點2.2 線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)響應2.2.1 線性定常系統(tǒng)狀態(tài)方程的解2.2.2 線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)轉移矩陣2.2.3 線性定常系統(tǒng)狀態(tài)響應舉例2.3 線性定常系統(tǒng)的輸出響應2.4 用matlab求線性定常系統(tǒng)的響應*2.5 線性時變系統(tǒng)的響應2.5.1 線性時變系統(tǒng)的狀態(tài)轉移矩陣2.5.2 線性時變系統(tǒng)狀態(tài)轉移矩陣φ（t，t0）的性質2.5.3 線性時變系統(tǒng)的狀態(tài)響應和輸出響應2.5.4 線性時變系統(tǒng)的單位脈沖響應2.6 線性離散系統(tǒng)的響應2.6.1 線性連續(xù)時變系統(tǒng)時間離散化的狀態(tài)空間描述2.6.2 線性連續(xù)定常系統(tǒng)時間離散化的狀態(tài)空間描述2.6.3 線性時變離散系統(tǒng)的響應2.6.4 線性定常離散系統(tǒng)的響應2.6.5 matlab在線性離散系統(tǒng)中的應用小結習題第三章 系統(tǒng)的穩(wěn)定性3.1 線性系統(tǒng)的外部穩(wěn)定性3.1.1 單變量線性系統(tǒng)的bibo穩(wěn)定性3.1.2 多變量線性系統(tǒng)的bibo穩(wěn)定性3.2 系統(tǒng)的內部穩(wěn)定性3.2.1 系統(tǒng)內部穩(wěn)定性的基本概念3.2.2 線性定常連續(xù)系統(tǒng)穩(wěn)定性特征值判據3.2.3 線性定常離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性特征值判據3.2.4 用matlab求系統(tǒng)特征值3.3 李雅普諾夫判定穩(wěn)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(wěn)定性判據3.3.4 線性定常系統(tǒng)的李雅普諾夫方程穩(wěn)定性判據3.3.5 線性定常離散系統(tǒng)的李雅普諾夫方程穩(wěn)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(shù)的規(guī)則化構造方法3.3.8 非線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的間接判定法小結習題第四章 線性系統(tǒng)的能控性和能觀性4.1 線性定常系統(tǒng)的能控性4.1.1 能控性定義4.1.2 線性定常系統(tǒng)的能控性判據4.2 線性定常系統(tǒng)的能觀性4.2.1 能觀性定義4.2.2 線性定常系統(tǒng)的能觀性判據4.3 線性時變系統(tǒng)的能控性和能觀性4.3.1 線性時變系統(tǒng)的能控性4.3.2 線性時變系統(tǒng)的能觀性4.4 離散時間系統(tǒng)的能控性和能觀性4.4.1 離散系統(tǒng)的能控性4.4.2 離散系統(tǒng)的能觀性4.4.3 對原點的能控性和能達性4.4.4 離散化系統(tǒng)保持能控性和能觀性的條件4.5 線性系統(tǒng)的對偶性4.5.1 線性定常系統(tǒng)的對偶性4.5.2 對偶原理4.5.3 時變系統(tǒng)的對偶性4.6 能控標準型和能觀標準型4.6.1 單輸入單輸出系統(tǒng)的標準型4.6.2 多輸入多輸出系統(tǒng)的標準型4.7 線性系統(tǒng)的結構分解4.7.1 按能控性的系統(tǒng)結構分解4.7.2 按能觀性的系統(tǒng)結構分解4.7.3 按能控性和能觀性的系統(tǒng)結構分解小結習題第五章 最小實現(xiàn)5.1 引言5.2 實現(xiàn)和最小實現(xiàn)5.2.1 g（s）可實現(xiàn)為正常系統(tǒng)的條件5.2.2 最小實現(xiàn)的定義與性質5.3 線性定常系統(tǒng)的最小實現(xiàn)5.3.1 單變量系統(tǒng)傳遞函數(shù)的最小實現(xiàn)5.3.2 向量傳遞函數(shù)（向量正則有理函數(shù)）的實現(xiàn)5.3.3 用matlab求系統(tǒng)的最小實現(xiàn)小結習題第六章 狀態(tài)反饋和狀態(tài)觀測器6.1 引言6.2 反饋系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述6.2.1 狀態(tài)反饋系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述6.2.2 輸出反饋系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述6.3 狀態(tài)反饋系統(tǒng)的能控性和能觀性6.4 狀態(tài)反饋極點配置6.4.1 狀態(tài)反饋極點配置定理6.4.2 單輸入系統(tǒng)的極點配置算法6.4.3 多輸入系統(tǒng)的極點配置算法6.4.4 系統(tǒng)的鎮(zhèn)定*6.5 狀態(tài)反饋在系統(tǒng)綜合中的其他應用6.5.1 系統(tǒng)解耦問題6.5.2 漸近跟蹤與干擾抑制問題6.6 線性離散系統(tǒng)的狀態(tài)反饋6.6.1 線性離散狀態(tài)反饋系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述6.6.2 線性離散系統(tǒng)狀態(tài)反饋極點配置6.7 狀態(tài)觀測器6.7.1 狀態(tài)重構（估計）6.7.2 全維狀態(tài)觀測器6.7.3 狀態(tài)觀測器a-lc的特征值可以任意配置的條件6.7.4 基于求解西爾維斯特方程的狀態(tài)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(tài)觀測器6.8 帶狀態(tài)觀測器的狀態(tài)反饋系統(tǒng)6.8.1 帶狀態(tài)觀測器狀態(tài)反饋系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述6.8.2 分離性原理6.8.3 狀態(tài)觀測器期望特征值的配置原則6.9 線性系統(tǒng)的能檢性及其觀測器設計6.9.1 系統(tǒng)為能檢測的條件6.9.2 能檢測系統(tǒng)狀態(tài)觀測器的設計算法6.10 輸出反饋控制及最優(yōu)逼近法在系統(tǒng)綜合中的應用6.10.1 輸出反饋控制系統(tǒng)的能控性和能觀性6.10.2 輸出反饋的極點配置問題6.10.3 輸出反饋控制系統(tǒng)特征值配置的最優(yōu)逼近法6.10.4 優(yōu)化設計法在魯棒控制器設計中的應用6.11 線性二次型最優(yōu)控制問題6.11.1 線性二次型最優(yōu)控制問題6.11.2 有限時間線性連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)調節(jié)器6.11.3 無限時間線性定常系統(tǒng)狀態(tài)調節(jié)器小結習題參考文獻

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