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控制理论基础

“十一五”国家规划教材
样章
作者：
张庆灵 张雪峰 翟丁
定价：
39.90元
ISBN：
978-7-04-022666-9
版面字数：
500.000千字
开本：
16开
全书页数：
414页
装帧形式：
平装
重点项目：
“十一五”国家规划教材
出版时间：
2008-01-15
物料号：
22666-00
读者对象：
高等教育
一级分类：
数学与统计学类
二级分类：
信息与计算科学专业课
三级分类：
控制论基础

本书介绍了古典控制以及现代控制方面的一些基本理论，对一些理论给出了详细的证明，并给出了适当的扩展。在保持理论的完整性和系统性的前提下，做到理论紧密联系实际，融合了MATLAB软件包，书中大量的计算题给出了MATLAB的求解方法。为使读者能够比较熟练地掌握这门课，本书除列举了丰富的例子之外，还在各章的后面配备了适当的习题。

本书可作为信息与计算科学专业、数学与应用数学专业教材，也可作为理工科其他相关专业控制理论教材，还可供科学工作者和工程技术人员学习参考。

  • 第1章 控制理论基础概述
    • 1.1 概述
    • 1.2 控制理论的发展过程
    • 1.3 控制系统的基本构成
    • 1.4 控制系统的基本要求
    • 1.5 线性系统理论的研究对象
    • 1.6 线性系统理论的主要任务
    • 1.7 本书的结构
    • 1.8 习题
  • 第2章 古典控制介绍
    • 2.1 几种常见的传递函数
      • 2.1.1 典型反馈系统的几种传递函数
      • 2.1.2 几类典型环节的传递函数
    • 2.2 系统方块图
      • 2.2.1 方块图的概述及绘制
      • 2.2.2 方块图的等效变换
    • 2.3 系统的时域分析
      • 2.3.1 阶跃响应性能指标
      • 2.3.2 一阶系统瞬态性能指标
      • 2.3.3 二阶系统瞬态性能分析
    • 2.4 系统的频率分析
      • 2.4.1 频率特性的基本概念
      • 2.4.2 频率特性的表示法及基本环节的频率特性
    • 2.5 习题
  • 第3章 线性系统的数学描述
    • 3.1 连续系统的输入输出描述法
      • 3.1.1 基本定义
      • 3.1.2 状态空间表达式以及矩阵向量表示的一般形式
    • 3.2 结构图
      • 3.2.1 多输入多输出系统的方块图
      • 3.2.2 状态空间表达式的状态变量图
    • 3.3 状态空间表达式的建立
      • 3.3.1 由物理系统的机理直接建立状态空间表达式
      • 3.3.2 由高阶微分方程化为状态方程
      • 3.3.3 由传递函数建立状态空间表达式
    • 3.4 传递函数矩阵
      • 3.4.1 单输入单输出系统
      • 3.4.2 多输入多输出系统
    • 3.5 组合系统的状态空间表达式
      • 3.5.1 并联联结
      • 3.5.2 串联联结
      • 3.5.3 反馈联结
    • 3.6 线性变换
      • 3.6.1 系统状态的线性变换
      • 3.6.2 把状态方程变换为对角标准形
      • 3.6.3 状态方程化为若尔当标准形
      • 3.6.4 状态变换前后系统的不变性
    • 3.7 习题
  • 第4章 线性系统的运动分析
    • 4.1 状态转移矩阵
      • 4.1.1 状态转移矩阵的定义
      • 4.1.2 状态转移矩阵的性质
    • 4.2 线性定常系统的运动分析
      • 4.2.1 矩阵指数函数
      • 4.2.2 矩阵指数函数的计算
      • 4.2.3 线性定常系统的整体响应
    • 4.3 线性时变系统的运动分析
      • 4.3.1 时变线性系统的整体响应
      • 4.3.2 时变系统齐次状态方程的解
    • 4.4 脉冲响应矩阵
      • 4.4.1 单变量情形的简单回顾
      • 4.4.2 脉冲响应矩阵的定义与系统的输出响应
      • 4.4.3 状态空间模型的脉冲响应矩阵
      • 4.4.4 脉冲响应矩阵与传递函数矩阵
    • 4.5 线性系统的离散化
      • 4.5.1 线性定常系统的离散化
      • 4.5.2 线性时变系统的离散化
    • 4.6 离散时间系统状态方程的解
      • 4.6.1 递推法
      • 4.6.2 z变换法
    • 4.7 习题
  • 第5章 线性系统的能控性和能观性
    • 5.1 能控性和能观性的定义
      • 5.1.1 问题的提出
      • 5.1.2 能控性的定义
      • 5.1.3 能观性的定义
    • 5.2 线性时变系统的能控性判据
      • 5.2.1 格拉姆矩阵判据
      • 5.2.2 基于状态转移矩阵的判据
      • 5.2.3 基于系统参数矩阵的判据
    • 5.3 线性定常系统的能控性判据
      • 5.3.1 定常系统能控性的特殊性
      • 5.3.2 能控性矩阵判据
      • 5.3.3 PBH判据
    • 5.4 对偶原理与能观性判据
      • 5.4.1 格拉姆矩阵判据
      • 5.4.2 对偶原理
      • 5.4.3 能观性判据
    • 5.5 线性系统的能控、能观性指数
      • 5.5.1 线性系统的能控性指数
      • 5.5.2 线性系统的能观性指数
    • 5.6 单输入单输出线性系统的能控／能观规范型
      • 5.6.1 单输入单输出线性系统的能控规范型
      • 5.6.2 单输入单输出线性系统的能观规范型
    • 5.7 多输入多输出线性系统的能控／能观规范型
      • 5.7.1 两种搜索方案
      • 5.7.2 多输入多输出系统的旺哈姆能控规范型
      • 5.7.3 龙伯格能控规范型
      • 5.7.4 线性系统的能观规范型
    • 5.8 线性系统的结构分解
      • 5.8.1 能控性和能观性在线性非奇异变换下的属性
      • 5.8.2 线性定常系统按能控性的结构分解
      • 5.8.3 线性定常系统按能观性的结构分解
      • 5.8.4 线性定常系统结构的规范分解
    • 5.9 习题
  • 第6章 系统运动的稳定性
    • 6.1 稳定性的基本概念
    • 6.2 稳定性判据
      • 6.2.1 劳斯稳定判据
      • 6.2.2 根轨迹法
      • 6.2.3 奈奎斯特稳定判据
    • 6.3 李雅普诺夫稳定性理论
      • 6.3.1 李雅普诺夫第一方法
      • 6.3.2 李雅普诺夫第二方法
    • 6.4 李雅普诺夫方法在线性系统中的应用
    • 6.5 李雅普诺夫方法在非线性系统中的应用
      • 6.5.1 克拉索夫斯基判别法
      • 6.5.2 变量梯度法
    • 6.6 外部稳定性和内部稳定性
      • 6.6.1 外部稳定性
      • 6.6.2 内部稳定性
      • 6.6.3 内部稳定性与外部稳定性的关系
    • 6.7 习题
  • 第7章 状态反馈与极点配置
    • 7.1 状态反馈的定义及其性质
    • 7.2 极点配置
      • 7.2.1 关于极点配置的定理
      • 7.2.2 关于极点配置的方法
      • 7.2.3 多输入系统的极点配置
      • 7.2.4 根轨迹问题
    • 7.3 状态反馈镇定
    • 7.4 应用状态反馈实现解耦控制
      • 7.4.1 问题的提出
      • 7.4.2 实现解耦控制的条件和主要结论
      • 7.4.3 算法和结论
    • 7.5 关于线性时变系统的状态反馈
    • 7.6 输出反馈与极点配置
      • 7.6.1 定常线性输出反馈控制律
      • 7.6.2 线性定常输出动态补偿器
      • 7.6.3 输出反馈的极点配置
      • 7.6.4 状态反馈和输出反馈的比较
    • 7.7 习题
  • 第8章 状态观测器设计
    • 8.1 状态观测器存在的条件
    • 8.2 全维状态观测器
    • 8.3 降维状态观测器
    • 8.4 带状态观测器的反馈系统
    • 8.5 用MATLAB设计状态观测器
    • 8.6 习题
  • 第9章 最优控制理论
    • 9.1 求解最优控制的变分法
      • 9.1.1 泛函与变分基础
      • 9.1.2 欧拉方程
      • 9.1.3 条件极值
      • 9.1.4 最优控制问题的变分解法
    • 9.2 线性二次型性能指标的最优控制
      • 9.2.1 问题提法
      • 9.2.2 状态调节器
      • 9.2.3 定常系统
      • 9.2.4 输出调节器
      • 9.2.5 跟踪问题
      • 9.2.6 二次型最优控制问题的MATLAB解法
    • 9.3 习题
  • 第10章 卡尔曼滤波
    • 10.1 随机系统
      • 10.1.1 随机过程
      • 10.1.2 平稳随机过程
      • 10.1.3 线性估计问题
      • 10.1.4 最小二乘估计
      • 10.1.5 线性最小方差估计
      • 10.1.6 随机连续系统的状态空间描述
      • 10.1.7 随机离散系统的状态空间描述
      • 10.1.8 由离散系统的极限情况求连续系统的状态空间描述
    • 10.2 卡尔曼滤波的基本思想
    • 10.3 正交投影
    • 10.4 离散系统的卡尔曼滤波
      • 10.4.1 卡尔曼滤波原理———递推公式
      • 10.4.2 卡尔曼滤波公式的证明
    • 10.5 有色噪声情况下线性系统的滤波
    • 10.6 连续时间系统的卡尔曼滤波
    • 10.7 随机线性系统的最优控制
    • 10.8 习题
  • 附录 数学基础
    • A.1 集合和线性空间
      • A.1.1 集合的定义
      • A.1.2 线性空间的定义
    • A.2 向量范数
    • A.3 矩阵
      • A.3.1 矩阵中的基本概念
      • A.3.2 矩阵范数的概念
      • A.3.3 诱导范数
    • A.4 线性变换及其矩阵表达式和范数
    • A.5 矩阵微分法
      • A.5.1 相对于数量变量的微分法
      • A.5.2 相对于向量的微分法
      • A.5.3 复合函数微分法
      • A.5.4 矩阵与矩阵间的微分关系
      • A.5.5 最小二乘估计
    • A.6 拉普拉斯变换
      • A.6.1 常见函数的拉普拉斯变换
      • A.6.2 几个重要的定理
      • A.6.3 卷积积分
    • A.7 正定函数
    • A.8 多项式矩阵
      • A.8.1 基本概念
      • A.8.2 初等变换
    • A.9 若尔当分解
    • A.10 互质性
  • 参考文献

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