現(xiàn)代控制工程原理

前言

　　本書講述的內(nèi)容立足基礎(chǔ)，面向應(yīng)用，注重知識(shí)的系統(tǒng)性、漸進(jìn)性、先進(jìn)性和實(shí)用性。其主要篇幅介紹了作為現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)的狀態(tài)變量法原理及其工程應(yīng)用。全書共9章， 第1章介紹r現(xiàn)代控制理論的發(fā)展歷程和主要分支。第2章講述了控制系統(tǒng)的狀態(tài)變量法建模方法，其中包含解析法、圖解法及不同數(shù)學(xué)模型之間的轉(zhuǎn)換。第3、4、5章屬控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析內(nèi)容，其中，第3章講述了控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析，即狀態(tài)方程的求解問題；第4章介紹了李雅普諾夫穩(wěn)定性理論及其在線性和非線性系統(tǒng)中的應(yīng)用；第5章則是控制系統(tǒng)的能控性與能觀測(cè)性分析及結(jié)構(gòu)分解。第6章論述了控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間綜合方法，主要內(nèi)容有狀態(tài)反饋和內(nèi)、外輸出反饋的構(gòu)成、特點(diǎn)與極點(diǎn)配置方法，狀態(tài)觀測(cè)器理論及其工程應(yīng)用和多變量解耦控制系統(tǒng)的綜合等。最優(yōu)控制和模糊控制是現(xiàn)代控制理論的重要分支和當(dāng)前十分活躍的領(lǐng)域，特別是模糊控制作為一種新穎的智能控制方式，近年來(lái)越來(lái)越受到人們的重視，為此，本書的第7、8章作為專題討論了最優(yōu)控制原理、模糊控制原理及應(yīng)用。為了培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行科學(xué)研究的能力，最后在第9章集中介紹了Matlab軟件在現(xiàn)代控制工程系統(tǒng)分析與綜合中的應(yīng)用，針對(duì)控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間建模、分析以及綜合和線性二次型最優(yōu)控制器設(shè)計(jì)等問題，列舉了Matlab軟件的應(yīng)用示例。

內(nèi)容概要

　　《現(xiàn)代控制工程原理》面向機(jī)、電、液現(xiàn)代控制工程系統(tǒng)，介紹現(xiàn)代控制理論的基本原理和方法。全書共分9章，內(nèi)容覆蓋控制系統(tǒng)的建模、分析與綜合三大主題。第1章為緒論，第2章到第6章介紹控制系統(tǒng)的狀態(tài)變量法建模，控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析、李雅普諾夫穩(wěn)定性分析、能控性與能觀測(cè)性分析，以及控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間綜合。后3章分專題介紹最優(yōu)控制、模糊控制及Matlab軟件在現(xiàn)代控制工程系統(tǒng)分析與綜合中的應(yīng)用?！　　冬F(xiàn)代控制工程原理》內(nèi)容立足基礎(chǔ)，面向應(yīng)用，理論聯(lián)系實(shí)際，有較多的工程應(yīng)用實(shí)例?！　　冬F(xiàn)代控制工程原理》可作為高等學(xué)校機(jī)械類和近機(jī)類研究生“現(xiàn)代控制理論”課程的教材，也可供從事控制領(lǐng)域項(xiàng)目開發(fā)與研究的工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)、參考。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 控制理論的發(fā)展歷程1.2 現(xiàn)代控制理論研究的主要分支1.3 本書的主要內(nèi)容和特點(diǎn)第2章 控制系統(tǒng)的狀態(tài)變量法建模2.1 線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型2.2 狀態(tài)變量法建模習(xí)題第3章 控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析3.1 線性定常連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解3.2 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的性質(zhì)及計(jì)算方法3.3 線性離散系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解3.4 線性定常連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程的離散化求解習(xí)題第4章 控制系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析4.1 李雅普諾夫穩(wěn)定性概念4.2 李雅普諾夫穩(wěn)定性理論4.3 李雅普諾夫穩(wěn)定性分析法在線性系統(tǒng)中的應(yīng)用4.4 非線性系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析習(xí)題第5章 控制系統(tǒng)的能控性和能觀測(cè)性分析5.1 線性系統(tǒng)的能控性及其判別5.2 線性系統(tǒng)的能觀測(cè)性及其判別5.3 能控性和能觀測(cè)性判別的特例5.4 能控性和能觀測(cè)性的對(duì)偶原理5.5 線性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分解5.6 能控性、能觀測(cè)性與傳遞函數(shù)的關(guān)系5.7 能控標(biāo)準(zhǔn)型與能觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)型習(xí)題第6章 控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間綜合6.1 反饋控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)6.2 反饋控制與極點(diǎn)配置6.3 系統(tǒng)鎮(zhèn)定問題6.4 狀態(tài)觀測(cè)器及其設(shè)計(jì)6.5 狀態(tài)反饋和狀態(tài)觀測(cè)器的應(yīng)用6.6 多變量解耦控制系統(tǒng)的綜合習(xí)題第7章 最優(yōu)控制原理7.1 最優(yōu)控制問題的數(shù)學(xué)描述7.2 求解最優(yōu)控制的變分法7.3 極小值原理及其應(yīng)用7.4 線性二次型最優(yōu)控制習(xí)題第8章 模糊控制原理及應(yīng)用8.1 模糊控制的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)8.2 模糊自動(dòng)控制原理8.3 模糊控制器設(shè)計(jì)8.4 模糊控制技術(shù)的工程應(yīng)用習(xí)題第9章 Matlab在現(xiàn)代控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)中的應(yīng)用9.1 Matlab軟件概述9.2 傳遞函數(shù)與狀態(tài)空間模型間的轉(zhuǎn)換9.3 狀態(tài)方程的求解及動(dòng)態(tài)響應(yīng)仿真9.4 李雅普諾夫穩(wěn)定性判別9.5 控制系統(tǒng)的能控性、能觀測(cè)性判別與結(jié)構(gòu)分解9.6 狀態(tài)反饋系統(tǒng)的極點(diǎn)配置9.7 狀態(tài)觀測(cè)器的設(shè)計(jì)9.8 線性二次型最優(yōu)控制器設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章 緒論　　1.1 控制理論的發(fā)展歷程　　通常所說的現(xiàn)代控制工程，泛指運(yùn)用現(xiàn)代控制理論分析和綜合，并與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合的工程控制系統(tǒng)?？刂评碚摪l(fā)展至今，大體上可分為三個(gè)階段，即經(jīng)典（古典）控制理論階段、現(xiàn)代控制理論階段和大系統(tǒng)與智能控制理論階段?，F(xiàn)代控制理論是現(xiàn)代控制工程系統(tǒng)分析與綜合的理論支拄，其基礎(chǔ)部分就是本書的核心內(nèi)符。為了深入了解現(xiàn)代控制工程產(chǎn)生和發(fā)展的背景．有必要先介紹一下控制理論的發(fā)展歷程?！　】刂评碚撌前炎詣?dòng)控制技術(shù)在工程實(shí)踐中的一些規(guī)律加以總結(jié)和升華，進(jìn)而又去指導(dǎo)和推動(dòng)工程實(shí)踐發(fā)展的理論。它作為一門獨(dú)立的學(xué)科存在和發(fā)展，至今還不到百年歷史。但是，人類利用一動(dòng)控制技術(shù)的歷史，可以追溯到很久很久以前。最有代表性的是1765年瓦特（J．Watt）發(fā)明的蒸汽機(jī)離心調(diào)速器， 反映出人們對(duì)控制理論中最為重要的反饋原理就產(chǎn)生了認(rèn)識(shí)。由于瓦特發(fā)明的這種裝置容易產(chǎn)生振蕩，直到1868年，英國(guó)學(xué)者麥克斯韋（J．C．Maxwell）發(fā)表了《論調(diào)速器》，對(duì)蒸汽機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了分析，指出了控制系統(tǒng)的品質(zhì)可用微分方程來(lái)描述，系統(tǒng)的穩(wěn)定抖可用特征方程根的位置來(lái)判斷，從而解決了蒸汽機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中出現(xiàn)的劇烈振蕩問題，并總結(jié)出了簡(jiǎn)單的系統(tǒng)穩(wěn)定性代數(shù)判據(jù)。

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