现代控制理论基础

虽然“现代控制理论基础”课程理论性较强,内容抽象,用到较多数学知识,但本书以本科生为主要教学对象,在内容上循序渐进,着重从工程应用角度深入浅出地介绍现代控制理论的基础内容,尽量简化烦琐的数学推导,通俗易懂,适合本科生学习｡扫描书中的二维码,能够观看相应内容的讲课录像,方便自学｡

全书共7章｡第1章简要介绍现代控制理论的发展历史和主要内容;第2章介绍控制系统的状态空间模型及其实现;第3章介绍基于状态方程的控制系统稳定性分析,着重介绍李雅普诺夫稳定判据;第4章介绍线性系统动态性能分析;第5章介绍线性系统的能控性和能观性分析;第6章介绍状态反馈控制与状态观测器设计

目录
- 前辅文
- 第1章绪论
  - 1.1 现代控制理论产生与发展的背景
  - 1.2 状态空间法的发展
  - 1.3 随机控制理论的发展
  - 1.4 智能控制理论的发展
  - 1.5 本书的内容与安排
- 第2章状态空间模型
  - 2.1 状态与状态空间的概念
  - 2.2 系统的状态空间模型
    - 2.2.1 建立状态空间模型的方法
    - 2.2.2 由状态空间模型求微分方程
  - 2.3 线性系统的状态空间模型与线性变换
    - 2.3.1 单变量线性系统的状态空间模型
    - 2.3.2 多变量线性系统的状态空间模型
    - 2.3.3 状态方程的线性变换
  - 2.4 控制系统的实现
    - 2.4.1 系统的实现问题
    - 2.4.2 不含有输入导数项的微分方程的实现
    - 2.4.3 含有输入导数项的微分方程的实现
  - 2.5 多变量系统的传递矩阵
    - 2.5.1 多变量系统传递矩阵的概念
    - 2.5.2 从连续系统状态空间模型求传递矩阵
    - 2.5.3 多变量控制系统的结构图简化
  - 2.6 控制系统的离散状态空间模型
    - 2.6.1 从控制系统差分方程求状态空间模型
    - 2.6.2 从离散系统状态空间模型求脉冲传递矩阵
  - 2.7 MATLAB在状态空间模型建立中的应用
    - 2.7.1 传递函数转换到状态空间模型
    - 2.7.2 状态方程的线性变换
    - 2.7.3 状态空间模型转换到传递函数
  - 本章小结
  - 习题
- 第3章控制系统稳定性分析
  - 3.1 控制系统稳定性定义
    - 3.1.1 范数的概念
    - 3.1.2 平衡状态
    - 3.1.3 李雅普诺夫稳定性定义
  - 3.2 线性系统稳定的条件
    - 3.2.1 单变量线性定常连续系统的稳定条件
    - 3.2.2 多变量线性定常连续系统的稳定条件
    - 3.2.3 单变量线性定常离散系统的稳定条件
    - 3.2.4 多变量线性定常离散系统的稳定条件
  - 3.3 李雅普诺夫稳定判据
    - 3.3.1 函数的正定性
    - 3.3.2 李雅普诺夫稳定判据一般方法
  - 3.4 线性系统的李雅普诺夫稳定判据
    - 3.4.1 线性连续系统的李雅普诺夫稳定判据
    - 3.4.2 线性离散系统的李雅普诺夫稳定判据
  - *3.5 非线性系统的克拉索夫斯基稳定判据
  - *3.6 非线性系统的小偏差线性化方法
    - 3.6.1 小偏差线性化的基本思想
    - 3.6.2 小偏差线性化方法
    - 3.6.3 李雅普诺夫第一法
  - 3.7 MATLAB在系统稳定性分析中的应用
  - 本章小结
  - 习题
- 第4章线性系统动态性能分析
  - 4.1 线性定常连续系统状态方程的求解
    - 4.1.1 齐次状态方程的求解
    - 4.1.2 非齐次状态方程的求解
  - *4.2 线性连续时变系统状态方程的求解
    - 4.2.1 齐次状态方程的解
    - 4.2.2 状态转移矩阵的性质
    - 4.2.3 状态转移矩阵的计算
    - 4.2.4 非齐次状态方程的解
  - 4.3 线性离散系统状态方程的求解
    - 4.3.1 齐次状态方程的解
    - 4.3.2 状态转移矩阵的性质
    - 4.3.3 状态转移矩阵的计算
    - 4.3.4 线性定常离散系统非齐次状态方程的求解
    - *4.3.5 线性时变离散系统状态方程的求解
  - 4.4 MATLAB在系统动态性能分析中的应用
  - 本章小结
  - 习题
- 第5章线性系统的能控性和能观性分析
  - 5.1 能控性和能观性问题
  - 5.2 线性定常系统的能控性
    - 5.2.1 能控性的定义
    - 5.2.2 能控性判别准则
    - 5.2.3 能控性第二判别准则
    - 5.2.4 输出能控性及其判别准则
  - 5.3 线性定常系统的能观性
    - 5.3.1 能观性的定义
    - 5.3.2 能观性判别准则
    - 5.3.3 能观性第二判别准则
  - *5.4 状态空间模型的对角线标准型
    - 5.4.1 矩阵的特征值和特征向量
    - 5.4.2 化矩阵A为对角阵
    - 5.4.3 化矩阵A为约当阵
    - 5.4.4 特征值为复数的对角线标准型
  - 5.5 状态空间模型的能控标准型与能观标准型
    - 5.5.1 第二能控标准型
    - *5.5.2 第一能控标准型
    - 5.5.3 第二能观标准型
    - *5.5.4 第一能观标准型
  - *5.6 传递函数的几种标准型实现
    - 5.6.1 能控标准型实现
    - 5.6.2 能观标准型实现
    - 5.6.3 对角线标准型实现
    - 5.6.4 约当标准型实现
  - 5.7 对偶原理
  - *5.8 线性定常系统的规范分解
    - 5.8.1 能控性结构分解
    - 5.8.2 能观性结构分解
    - 5.8.3 系统结构的规范分解
  - 5.9 MATLAB在系统能控性和能观性分析中的应用
  - 本章小结
  - 习题
- 第6章状态反馈控制与状态观测器设计
  - 6.1 状态反馈与输出反馈
    - 6.1.1 状态反馈
    - 6.1.2 输出反馈
    - 6.1.3 状态反馈系统的能控性与能观性
    - 6.1.4 状态反馈对传递函数的影响
  - 6.2 状态反馈设计方法
    - 6.2.1 极点配置问题
    - 6.2.2 单输入系统的极点配置方法
    - *6.2.3 多输入系统的极点配置方法
  - 6.3 状态观测器设计方法
    - 6.3.1 全维状态观测器设计
    - *6.3.2 降维状态观测器设计
  - 6.4 带状态观测器的状态反馈系统的设计方法
  - 6.5 MATLAB在状态反馈与状态观测器设计中的应用
  - 本章小结
  - 习题
- 第7章最优控制
  - 7.1 最优控制的概念
  - 7.2 变分法与泛函的极值条件
  - *7.3 变分法求解无约束最优控制问题
  - *7.4 极小值原理
    - 7.4.1 连续系统的极小值原理
    - 7.4.2 离散系统的极小值原理
  - 7.5 线性二次型最优控制
    - 7.5.1 线性二次型最优控制问题
    - 7.5.2 连续系统有限时间状态调节器
    - 7.5.3 连续系统无限时间定常状态调节器
    - 7.5.4 线性离散系统状态调节器
    - *7.5.5 线性连续系统输出调节器
    - *7.5.6 线性连续系统输出跟随器
  - 本章小结
  - 习题
- 参考文献

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