現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)

內(nèi)容概要

　　《現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)》主要介紹以狀態(tài)空間方法為主的線性系統(tǒng)理論的基本內(nèi)容和基本方法，包括狀態(tài)空間的基本概念、狀態(tài)空間表達(dá)式的建立及其求解、線性系統(tǒng)的可控性和可觀性、極點(diǎn)配置、系統(tǒng)鎮(zhèn)定及解耦問(wèn)題、狀態(tài)觀測(cè)器原理及其設(shè)計(jì)方法、李雅普諾夫穩(wěn)定性分析、最優(yōu)控制理論等。同時(shí)，《現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)》還適當(dāng)介紹了相關(guān)內(nèi)容的MATLAB仿真求解方法，以加深對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解。
　　《現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)》可作為普通工科院校自動(dòng)化、測(cè)控技術(shù)與儀器、電氣工程及其自動(dòng)化等專業(yè)本科學(xué)生教材，也可供相關(guān)工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考。

書(shū)籍目錄

前言
第1章 緒論
　1.1 控制理論的發(fā)展
　1.2 現(xiàn)代控制理論的基本內(nèi)容
　1.3 本書(shū)的內(nèi)容和特點(diǎn)
第2章 控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
　2.1 引言
　2.2 狀態(tài)空間的基本概念
　2.3 線性系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的建立
　　2.3.1 根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖建立狀態(tài)空間表達(dá)式
　　2.3.2 根據(jù)系統(tǒng)的機(jī)理建立實(shí)際系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式
　　2.3.3 由系統(tǒng)的微分方程建立狀態(tài)空間表達(dá)式
　　2.3.4 由系統(tǒng)的傳遞函數(shù)建立狀態(tài)空間表達(dá)式
　2.4 線性系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的線性變換及其標(biāo)準(zhǔn)型
　　2.4.1 狀態(tài)空間表達(dá)式的非奇異線性變換
　　2.4.2 通過(guò)線性變換求狀態(tài)空間表達(dá)式的標(biāo)準(zhǔn)型
　2.5 由狀態(tài)空間表達(dá)式求傳遞函數(shù)矩陣
　2.6 組合系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式及其傳遞函數(shù)矩陣
　2.7 離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
　2.8 基于MATLAB的控制系統(tǒng)狀態(tài)空間描述
　小結(jié)
　習(xí)題
第3章 線性系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的解
　3.1 引言
　3.2 線性定常連續(xù)系統(tǒng)齊次狀態(tài)方程的解
　3.3 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣
　　3.3.1 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的定義
　　3.3.2 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的性質(zhì)
　　3.3.3 幾個(gè)特殊的矩陣指數(shù)函數(shù)
　　3.3.4 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的計(jì)算
　3.4 線性定常連續(xù)系統(tǒng)非齊次狀態(tài)方程的解
　3.5 線性時(shí)變系統(tǒng)的解
　　3.5.1 線性時(shí)變系統(tǒng)齊次狀態(tài)方程的解
　　3.5.2 線性時(shí)變系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣
　　3.5.3 線性時(shí)變系統(tǒng)非齊次狀態(tài)方程的解
　3.6 離散系統(tǒng)的解
　　3.6.1 線性定常連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的離散化
　　3.6.2 離散系統(tǒng)狀態(tài)方程的解
　3.7 利用MATLAB求解系統(tǒng)的響應(yīng)
　小結(jié)
　習(xí)題
第4章 線性系統(tǒng)的可控性和可觀性
　4.1 引言
　4.2 線性定常連續(xù)系統(tǒng)的可控性
　　4.2.1 連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)可控性的定義
　　4.2.2 線性定常系統(tǒng)的可控性判據(jù)
　　4.2.3 輸出可控性
　4.3 線性定常連續(xù)系統(tǒng)的可觀性
　　4.3.1 可觀性的定義
　　4.3.2 線性定常系統(tǒng)的可觀性判據(jù)
　4.4 線性定常離散系統(tǒng)的可控性和可觀性
　　4.4.1 線性定常離散系統(tǒng)的可控性
　　4.4.2 線性定常離散系統(tǒng)的可觀性
　　4.4.3 采樣周期對(duì)離散化系統(tǒng)可控性和可觀性的影響
　4.5 可控標(biāo)準(zhǔn)型和可觀標(biāo)準(zhǔn)型
　　4.5.1 可控標(biāo)準(zhǔn)型
　　4.5.2 可觀標(biāo)準(zhǔn)型
　4.6 時(shí)變系統(tǒng)的可控性和可觀性
　　4.6.1 時(shí)變系統(tǒng)的可控性
　　4.6.2 時(shí)變系統(tǒng)的可觀性
　4.7 線性系統(tǒng)可控性與可觀性的對(duì)偶關(guān)系
　4.8 線性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分解
　　4.8.1 系統(tǒng)按可控性進(jìn)行結(jié)構(gòu)分解
　　4.8.2 系統(tǒng)按可觀性進(jìn)行結(jié)構(gòu)分解
　　4.8.3 系統(tǒng)按可控性和可觀性進(jìn)行結(jié)構(gòu)分解
　4.9 傳遞函數(shù)矩陣的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題及其與可控性、可觀性的關(guān)系
　　4.9.1 傳遞函數(shù)矩陣
　　4.9.2 多輸入多輸出系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)傳遞函數(shù)矩陣
　　4.9.3 傳遞函數(shù)矩陣的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題
　　4.9.4 可控性、可觀性與傳遞函數(shù)矩陣的關(guān)系
　4.10 利用MATLAB進(jìn)行可控性和可觀性分析
　小結(jié)
　習(xí)題
第5章 線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)反饋和狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)
第6章 李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
第7章 最優(yōu)控制
附錄
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1.2 現(xiàn)代控制理論的基本內(nèi)容 科學(xué)在發(fā)展，控制理論也在不斷發(fā)展。所以“現(xiàn)代”兩個(gè)字加在“控制理論”前面，其含義會(huì)給人誤解的。實(shí)際上，人們所說(shuō)的“現(xiàn)代控制理論”指的是20世紀(jì)50—60年代所產(chǎn)生的一些控制理論，主要包括線性系統(tǒng)理論、最優(yōu)濾波理論、系統(tǒng)辨識(shí)理論、最優(yōu)控制理論、自適應(yīng)控制理論、非線性系統(tǒng)理論等。1.線性系統(tǒng)理論 線性系統(tǒng)理論是現(xiàn)代控制理論中最基本、最成熟的分支之一，它一方面在過(guò)程控制、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用中起到了重要作用，另一方面也為現(xiàn)代控制理論的其他分支提供了基礎(chǔ)。線性系統(tǒng)理論主要研究線性系統(tǒng)狀態(tài)的運(yùn)行規(guī)律和改變這些規(guī)律的可能性與實(shí)施方法，建立和揭示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)、運(yùn)行和性能之間的關(guān)系。它除了包括系統(tǒng)的可控性、可觀性、穩(wěn)定性分析之外，還包括狀態(tài)反饋、狀態(tài)估計(jì)及補(bǔ)償器的理論和設(shè)計(jì)方法等內(nèi)容。線性系統(tǒng)理論大體有四個(gè)平行的分支，即線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間法、線性系統(tǒng)的幾何理論、線性系統(tǒng)的代數(shù)理論和線性系統(tǒng)的多變量頻域方法。狀態(tài)空間法是一種時(shí)域方法，理論完整、成熟，線性系統(tǒng)理論的其他分支，都是在狀態(tài)空間法的影響和推動(dòng)下形成和發(fā)展起來(lái)的。2.最優(yōu)濾波理論 最優(yōu)濾波理論所研究的對(duì)象是由隨機(jī)微分方程或隨機(jī)差分方程所描述的隨機(jī)系統(tǒng)。由于這類系統(tǒng)除了具有描述系統(tǒng)與外部聯(lián)系的輸入、輸出之外，還具有承受不確定因素（隨機(jī)噪聲）的作用，因此最優(yōu)濾波理論就是研究利用被噪聲污染的測(cè)量數(shù)據(jù)，按照某種判別準(zhǔn)則，獲得有用信號(hào)的最優(yōu)估計(jì)?？柭鼮V波理論用狀態(tài)空間法設(shè)計(jì)的最佳濾波器，實(shí)用性強(qiáng)且可適用于非平穩(wěn)過(guò)程，是最優(yōu)濾波理論的一大突破。3.系統(tǒng)辨識(shí)理論 要研究系統(tǒng)的狀態(tài)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，首先應(yīng)該建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。但是，由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，并不總是可以通過(guò)解析的方法來(lái)直接建立起數(shù)學(xué)模型。所謂系統(tǒng)辨識(shí)就是在系統(tǒng)輸入輸出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，從一組給定的模型類中確定一個(gè)與所測(cè)系統(tǒng)本質(zhì)特征相等價(jià)的模型。模型的結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定，只需用輸入輸出的測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)確定其參數(shù)的，叫做參數(shù)估計(jì)；而同時(shí)確定模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)的；則泛稱為系統(tǒng)辨識(shí)。

圖書(shū)封面

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