現(xiàn)代控制理論

內(nèi)容概要

現(xiàn)代控制理論是建立在狀態(tài)空間法基礎(chǔ)上的一種控制理論，是自動(dòng)控制理論的一個(gè)重要組成部分?！冬F(xiàn)代控制理論》反映當(dāng)前技術(shù)發(fā)展的主流和趨勢(shì)，以加強(qiáng)基礎(chǔ)、突出處理問(wèn)題的思維方法、培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力為原則，詳細(xì)介紹了基于狀態(tài)空間模型的線性系統(tǒng)分析和綜合方法，包括狀態(tài)空間模型的建立、系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析、系統(tǒng)的可控性和可觀性、極點(diǎn)配置、狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)、李雅普諾夫穩(wěn)定性理論，以及線性二次型最優(yōu)控制，并且增加了非線性系統(tǒng)分析與控制的內(nèi)容。
《現(xiàn)代控制理論》敘述深入淺出，理論聯(lián)系實(shí)際，盡可能從實(shí)際背景的分析中提出要討論的問(wèn)題、概念和方法。在介紹系統(tǒng)分析和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的同時(shí)，適當(dāng)?shù)亟o出了相應(yīng)的MATLAB函數(shù)，便于讀者利用MATLAB軟件來(lái)有效求解控制系統(tǒng)的一些計(jì)算和仿真問(wèn)題，以加深對(duì)概念和方法的理解。
本書適合作為自動(dòng)化及其相關(guān)專業(yè)的本科生、研究生教材，也可供相關(guān)工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考。本書由沈陽(yáng)工程學(xué)院田衛(wèi)華副教授擔(dān)任主編。

書籍目錄

緒論
0.1  控制理論的發(fā)展歷程
0.2  現(xiàn)代控制理論的性質(zhì)和基本概念
0.3  現(xiàn)代控制理論在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
0.4  本書研究的主要內(nèi)容和特點(diǎn)
第1章  線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型
1.1  狀態(tài)空間模型的基本概念
1.2  線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型
1.2.1  電路系統(tǒng)狀態(tài)空間模型表達(dá)式
1.2.2  力學(xué)系統(tǒng)狀態(tài)空間模型表達(dá)式
1.2.3  機(jī)電系統(tǒng)狀態(tài)空間模型表達(dá)式
1.2.4  化工過(guò)程狀態(tài)空間模型表達(dá)式
1.3  從微分方程模型推導(dǎo)狀態(tài)空間表達(dá)式
1.3.1  由微分方程求狀態(tài)空間表達(dá)式
1.3.2  由傳遞函數(shù)求狀態(tài)空間表達(dá)式
1.3.3  傳遞函數(shù)矩陣及其最小實(shí)現(xiàn)
1.4  利用MATLAB進(jìn)行系統(tǒng)模型間的相互轉(zhuǎn)換
1.4.1  由傳遞函數(shù)到狀態(tài)空間表達(dá)式的轉(zhuǎn)換
1.4.2  由狀態(tài)空間表達(dá)式到傳遞函數(shù)的轉(zhuǎn)換
1.5  由控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖導(dǎo)出狀態(tài)空間表達(dá)式
1.6  線性變換
1.6.1  系統(tǒng)狀態(tài)的線性變換
1.6.2  系統(tǒng)特征值和特征向量
1.6.3  把狀態(tài)方程變換為對(duì)角標(biāo)準(zhǔn)型
1.6.4  把狀態(tài)方程變換為約當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)型
1.7  離散時(shí)間系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式
本章小結(jié)
習(xí)題
第2章  線性定常系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析
2.1  線性定常連續(xù)系統(tǒng)齊次狀態(tài)方程的解
2.2  狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的性質(zhì)
2.3  幾個(gè)特殊的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣
2.4  狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的計(jì)算
2.4.1  直接計(jì)算法
2.4.2  線性變換法
2.4.3  拉普拉斯變換法
2.4.4  Caley-Hamilton定理法
2.5  線性定常連續(xù)系統(tǒng)非齊次狀態(tài)方程的解
2.5.1  直接法
2.5.2  拉普拉斯變換法
2.6  利用MATLAB求解系統(tǒng)的狀態(tài)方程
2.7  線性定常離散系統(tǒng)狀態(tài)方程的解
2.7.1  線性定常連續(xù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)方程的離散化
2.7.2  遞推法(迭代法)
2.7.3  z變換法
本章小結(jié)
習(xí)題
第3章  線性系統(tǒng)的可控性與可觀性
3.1  線性定常連續(xù)控制系統(tǒng)的可控性
3.1.1  可控性定義
3.1.2  可控性判據(jù)
3.2  線性定常連續(xù)控制系統(tǒng)的可觀性
3.2.1  可觀性定義
3.2.2  可觀性判據(jù)
3.3  可控標(biāo)準(zhǔn)型和可觀標(biāo)準(zhǔn)型
3.3.1  單輸入系統(tǒng)的可控標(biāo)準(zhǔn)型
3.3.2  單輸出系統(tǒng)的可觀標(biāo)準(zhǔn)型
3.4  對(duì)偶原理
3.5  線性定常離散控制系統(tǒng)的可控可觀性
3.5.1  離散系統(tǒng)可控性
3.5.2  離散系統(tǒng)可觀性
3.6  線性定?？刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)分解
3.6.1  按可控性結(jié)構(gòu)分解
3.6.2  按可觀性結(jié)構(gòu)分解
本章小結(jié)
習(xí)題
第4章  線性時(shí)不變系統(tǒng)的綜合與設(shè)計(jì)
4.1  極點(diǎn)配置問(wèn)題
4.1.1  狀態(tài)反饋與極點(diǎn)配置
4.1.2  閉環(huán)極點(diǎn)任意配置的條件
4.1.3  極點(diǎn)配置的算法
4.2  狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)
4.2.1  開(kāi)環(huán)狀態(tài)觀測(cè)器
4.2.2  閉環(huán)全維狀態(tài)觀測(cè)器
4.2.3  降維狀態(tài)觀測(cè)器
4.3  利用狀態(tài)觀測(cè)器構(gòu)成狀態(tài)反饋閉環(huán)系統(tǒng)
4.3.1  系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與數(shù)學(xué)模型
4.3.2  閉環(huán)系統(tǒng)的基本特性
4.3.3  具有降階觀測(cè)器的狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)
4.4  基于MATLAB的系統(tǒng)綜合
4.4.1  常用函數(shù)指令
4.4.2  應(yīng)用舉例
本章小結(jié)
習(xí)題
第5章  控制系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
5.1  李雅普諾夫關(guān)于穩(wěn)定性的定義
5.1.1  控制系統(tǒng)的平衡狀態(tài)
5.1.2  李雅普諾夫意義下的穩(wěn)定性定義
5.2  李雅普諾夫第一方法
5.2.1  線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據(jù)
5.2.2  非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性
5.3  李雅普諾夫第二方法
5.3.1  預(yù)備知識(shí)
5.3.2  幾個(gè)穩(wěn)定性判據(jù)
5.4  線性定常系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
5.4.1  線性定常連續(xù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
5.4.2  線性定常離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
5.5  非線性系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
5.5.1  李雅普諾夫第二方法在非線性系統(tǒng)中的應(yīng)用
5.5.2  基于李雅普諾夫第二方法的非線性系統(tǒng)分析
5.5.3  非自治系統(tǒng)的李雅普諾夫分析
本章小結(jié)
習(xí)題
第6章  最優(yōu)控制
6.1  最優(yōu)控制問(wèn)題的基本概念
6.1.1  目標(biāo)函數(shù)
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(yōu)控制中的應(yīng)用
6.3  極小值原理
6.3.1  極小值原理在連續(xù)系統(tǒng)中的應(yīng)用
6.3.2  極小值原理在離散系統(tǒng)中的應(yīng)用
6.4  動(dòng)態(tài)規(guī)劃法
6.4.1  動(dòng)態(tài)規(guī)劃法在離散系統(tǒng)中的應(yīng)用
6.4.2  動(dòng)態(tài)規(guī)劃法在連續(xù)系統(tǒng)中的應(yīng)用
6.5  線性二次型最優(yōu)控制問(wèn)題及MATLAB解法
6.6  離散系統(tǒng)線性二次型最優(yōu)控制
本章小結(jié)
習(xí)題
第7章  非線性時(shí)不變控制系統(tǒng)分析
7.1  非線性系統(tǒng)概述
7.1.1  非線性系統(tǒng)的特征
7.1.2  非線性系統(tǒng)的主要研究方法
7.2  輸入輸出穩(wěn)定性
7.2.1  Lp穩(wěn)定性
7.2.2  狀態(tài)模型的Lp穩(wěn)定性
7.3  輸入-狀態(tài)穩(wěn)定性
7.3.1  定義及穩(wěn)定條件
7.3.2  輸入-狀態(tài)穩(wěn)定性與L∞穩(wěn)定的關(guān)系
7.4  非線性系統(tǒng)的可控性與可觀性
7.4.1  局部可控性
7.4.2  局部可觀性
7.5  無(wú)源性概念
7.6  小增益定理
本章小結(jié)
習(xí)題
第8章  非線性時(shí)不變控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
8.1  反饋線性化
8.1.1  反饋線性化的直觀概念
8.1.2  反饋線性化的條件
8.1.3  反饋線性化的局限性
8.2  滑模控制方法
8.2.1  引例
8.2.2  滑?？刂破髟O(shè)計(jì)
8.2.3  穩(wěn)定性
8.3  反步設(shè)計(jì)法
8.3.1  基于反步法的控制器設(shè)計(jì)
8.3.2  自適應(yīng)反步設(shè)計(jì)法
8.3.3  基于觀測(cè)器的反步設(shè)計(jì)法
本章小結(jié)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)

圖書封面

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