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现代控制理论基础(第二版)

“十一五”国家规划教材

作者:
施颂椒 陈学中 杜秀华
定价:
29.60元
ISBN:
978-7-04-026454-8
版面字数:
460.000千字
开本:
16开
全书页数:
284页
装帧形式:
平装
重点项目:
“十一五”国家规划教材
出版时间:
2009-05-25
读者对象:
高等教育
一级分类:
电气/电子信息/自动化类
二级分类:
电气/自动化专业课
三级分类:
自动控制原理

“现代控制理论基础”是本科自动化专业的一门重要的专业基础课。本书以自动控制系统为研究对象,系统地讲述线性系统理论,适当介绍线性二次型最优控制方法, 是进一步学习研究现代控制理论的基础。

本书包含了现代控制理论基础的主要理论和方法,围绕系统建模、系统分析和系统设计,介绍系统的状态空间描述基本概念和求解、稳定性、能控性和能观性、极点配置和状态观测器,以及最优控制理论中最基本的线性二次型最优控制方法,对这些理论均作了精确的阐述和严格的证明,着重阐述各种分析、设计算法及其应用。

每一章均编排有相当数量的习题,由浅入深地分档安排,并将它们分为练习题、深入题、实际题和MATLAB题;在内容叙述上深入浅出,注重对物理概念的叙述。

本书内容广泛,可作为自动化、电气工程及其自动化等专业本科及研究生的教材,也可供相关专业的科研、工程技术人员以及高等院校教师参考。

本书系普通高等教育“十一五”国家级规划教材。

  • 前辅文
  • 第一章 线性系统的数学描述
    • 1.1 引言
    • 1.2 线性系统的输入输出描述
      • 1.2.1 系统输入输出描述的一般表达式
      • 1.2.2 线性系统的单位脉冲响应阵
      • 1.2.3 线性定常系统的单位脉冲响应阵
      • 1.2.4 线性定常系统的传递函数阵
    • 1.3 线性系统的状态空间描述
      • 1.3.1 状态变量、状态向量和状态空间
      • 1.3.2 线性系统的状态空间描述
      • 1.3.3 状态空间描述中的线性性质
      • 1.3.4 非线性系统的线性化
      • 1.3.5 由状态空间描述求传递函数阵
      • 1.3.6 线性定常系统状态空间描述的模拟计算机仿真及方块图
      • 1.3.7 线性系统的状态信号流图模型
      • 1.3.8 根据物理机理推导状态空间描述
      • 1.3.9 用MATLAB进行系统模型转换
      • 1.3.10 状态空间描述的小结
    • 1.4 系统状态空间描述的等价变换
      • 1.4.1 线性系统状态空间描述的等价变换
      • 1.4.2 线性系统状态空间描述的等价变换的性质
      • 1.4.3 对角线标准型和约当标准型状态空间描述
    • 1.5 线性定常组合系统的状态空间描述
      • 1.5.1 并联连接的组合系统
      • 1.5.2 串联连接的组合系统
      • 1.5.3 反馈连接的组合系统
      • 1.5.4 MATLAB在组合系统计算中的应用
    • 小结
    • 习题
  • 第二章 线性系统的状态响应和输出响应
    • 2.1 线性系统响应的特点
      • 2.1.1 问题的提出
      • 2.1.2 线性系统状态响应的特点
    • 2.2 线性定常系统的状态响应
      • 2.2.1 线性定常系统状态方程的解
      • 2.2.2 线性定常系统的状态转移矩阵
      • 2.2.3 线性定常系统状态响应举例
    • 2.3 线性定常系统的输出响应
    • 2.4 用MATLAB求线性定常系统的响应
    • *2.5 线性时变系统的响应
      • 2.5.1 线性时变系统的状态转移矩阵
      • 2.5.2 线性时变系统状态转移矩阵Φ(t,t0)的性质
      • 2.5.3 线性时变系统的状态响应和输出响应
      • 2.5.4 线性时变系统的单位脉冲响应
    • 2.6 线性离散系统的响应
      • 2.6.1 线性连续时变系统时间离散化的状态空间描述
      • 2.6.2 线性连续定常系统时间离散化的状态空间描述
      • 2.6.3 线性时变离散系统的响应
      • 2.6.4 线性定常离散系统的响应
      • 2.6.5 MATLAB在线性离散系统中的应用
    • 小结
    • 习题
  • 第三章 系统的稳定性
    • 3.1 线性系统的外部稳定性
      • 3.1.1 单变量线性系统的BIBO稳定性
      • 3.1.2 多变量线性系统的BIBO稳定性
    • 3.2 系统的内部稳定性
      • 3.2.1 系统内部稳定性的基本概念
      • 3.2.2 线性定常连续系统稳定性特征值判据
      • 3.2.3 线性定常离散系统的稳定性特征值判据
      • 3.2.4 用MATLAB求系统特征值
    • 3.3 李雅普诺夫判定稳定性方法
      • 3.3.1 李雅普诺夫第二法
      • 3.3.2 预备知识
      • 3.3.3 李雅普诺夫稳定性判据
      • 3.3.4 线性定常系统的李雅普诺夫方程稳定性判据
      • 3.3.5 线性定常离散系统的李雅普诺夫方程稳定性判据
      • 3.3.6 用MATLAB求解李雅普诺夫方程
      • 3.3.7 李雅普诺夫函数的规则化构造方法
      • 3.3.8 非线性系统稳定性的间接判定法
    • 小结
    • 习题
  • 第四章 线性系统的能控性和能观性
    • 4.1 线性定常系统的能控性
      • 4.1.1 能控性定义
      • 4.1.2 线性定常系统的能控性判据
    • 4.2 线性定常系统的能观性
      • 4.2.1 能观性定义
      • 4.2.2 线性定常系统的能观性判据
    • *4.3 线性时变系统的能控性和能观性
      • 4.3.1 线性时变系统的能控性
      • 4.3.2 线性时变系统的能观性
    • 4.4 离散时间系统的能控性和能观性
      • 4.4.1 离散系统的能控性
      • 4.4.2 离散系统的能观性
      • 4.4.3 对原点的能控性和能达性
      • 4.4.4 离散化系统保持能控性和能观性的条件
    • 4.5 线性系统的对偶性
      • 4.5.1 线性定常系统的对偶性
      • 4.5.2 对偶原理
      • *4.5.3 时变系统的对偶性
    • 4.6 能控标准型和能观标准型
      • 4.6.1 单输入单输出系统的标准型
      • *4.6.2 多输入多输出系统的标准型
    • 4.7 线性系统的结构分解
      • 4.7.1 按能控性的系统结构分解
      • 4.7.2 按能观性的系统结构分解
      • 4.7.3 按能控性和能观性的系统结构分解
    • 小结
    • 习题
  • 第五章 最小实现
    • 5.1 引言
    • 5.2 实现和最小实现
      • 5.2.1 G(s)可实现为正常系统的条件
      • 5.2.2 最小实现的定义与性质
    • 5.3 线性定常系统的最小实现
      • 5.3.1 单变量系统传递函数的最小实现
      • 5.3.2 向量传递函数(向量正则有理函数)的实现
      • 5.3.3 用MATLAB求系统的最小实现
    • 小结
    • 习题
  • 第六章 状态反馈和状态观测器
    • 6.1 引言
    • 6.2 反馈系统的状态空间描述
      • 6.2.1 状态反馈系统的状态空间描述
      • 6.2.2 输出反馈系统的状态空间描述
    • 6.3 状态反馈系统的能控性和能观性
    • 6.4 状态反馈极点配置
      • 6.4.1 状态反馈极点配置定理
      • 6.4.2 单输入系统的极点配置算法
      • 6.4.3 多输入系统的极点配置算法
      • 6.4.4 系统的镇定
    • *6.5 状态反馈在系统综合中的其他应用
      • 6.5.1 系统解耦问题
      • 6.5.2 渐近跟踪与干扰抑制问题
    • 6.6 线性离散系统的状态反馈
      • 6.6.1 线性离散状态反馈系统的状态空间描述
      • 6.6.2 线性离散系统状态反馈极点配置
    • 6.7 状态观测器
      • 6.7.1 状态重构(估计)
      • 6.7.2 全维状态观测器
      • 6.7.3 状态观测器A-LC的特征值可以任意配置的条件
      • 6.7.4 基于求解西尔维斯特方程的状态观测器设计算法
      • 6.7.5 用能观标准型的计算法
      • 6.7.6 降维状态观测器
    • 6.8 带状态观测器的状态反馈系统
      • 6.8.1 带状态观测器状态反馈系统的状态空间描述
      • 6.8.2 分离性原理
      • 6.8.3 状态观测器期望特征值的配置原则
    • 6.9 线性系统的能检性及其观测器设计
      • 6.9.1 系统为能检测的条件
      • 6.9.2 能检测系统状态观测器的设计算法
    • 6.10 输出反馈控制及最优逼近法在系统综合中的应用
      • 6.10.1 输出反馈控制系统的能控性和能观性
      • 6.10.2 输出反馈的极点配置问题
      • 6.10.3 输出反馈控制系统特征值配置的最优逼近法
      • 6.10.4 优化设计法在鲁棒控制器设计中的应用
    • 6.11 线性二次型最优控制问题
      • 6.11.1 线性二次型最优控制问题
      • 6.11.2 有限时间线性连续系统状态调节器
      • 6.11.3 无限时间线性定常系统状态调节器
    • 小结
    • 习题
  • 参考文献

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