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现代控制理论基础与应用


作者:
孔祥松
定价:
42.60元
ISBN:
978-7-04-060079-7
版面字数:
490.000千字
开本:
16开
全书页数:
暂无
装帧形式:
平装
重点项目:
暂无
出版时间:
2023-08-30
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:
现代控制理论

“现代控制理论”是自动化类专业重要的专业基础课程。本书系统地阐述了现代控制理论中线性系统理论的基本理论与方法,并结合教学案例嵌入了相关理论与方法的应用示例。全书共6章,主要内容包括绪论、状态空间数学模型、线性系统的运动分析、线性系统的能控性与能观性分析、控制系统的稳定性分析、状态反馈控制系统设计。

本书在论述、编排上力求符合应用型本科院校学生的学情特点和认知规律,在内容选取和组织上做了一定的探索与创新。本书可作为应用型院校自动化类专业及相近专业本科生学习“现代控制理论”或电子信息类工程硕士学习“线性系统理论”课程的教材或参考书,也可供其他相关专业本科生、研究生和相关领域的工程技术人员参考。本书配有电子教案、线上MOOC、问题解析、例程源程序等教学资源。

  • 前辅文
  • 第1章 绪论
    • 1.1 控制理论与科学思维
    • 1.2 控制思想与控制理论的发展史
    • 1.3 现代控制理论的主要内容
    • 1.4 现代控制理论的工程应用
    • 1.5 教学案例——典型模拟电路系统
    • 1.6 本书的使用说明
    • 本章小结
    • 章节问题(KEPT)
    • 课外项目实践拓展讨论——浅谈项目管理
  • 第2章 状态空间数学模型
    • 2.1 状态空间数学模型的基本概念
      • 2.1.1 从黑箱到白箱——状态空间数学模型的产生背景
      • 2.1.2 状态与状态空间的概念
      • 2.1.3 状态空间数学模型的概念
    • 2.2 状态空间数学模型的建立
      • 2.2.1 状态空间数学模型的建立方法
      • 2.2.2 状态空间数学模型的建立案例
    • 2.3 状态空间数学模型的表达形式
      • 2.3.1 状态空间数学模型的一般数学形式
      • 2.3.2 状态空间数学模型的图形化表征形式
      • 2.3.3 状态空间数学模型的MATLAB表征形式
    • 2.4 多输入-多输出系统的传递矩阵
    • 2.5 状态空间数学模型的线性变换
      • 2.5.1 非奇异线性变换的概念
      • 2.5.2 非奇异线性变换的基本特性
    • 2.6 状态空间数学模型与系统输入-输出模型之间的相互转换
      • 2.6.1 状态空间数学模型转换为输入-输出描述模型
      • 2.6.2 输入-输出描述模型转换为状态空间数学模型
    • 2.7 教学案例——典型模拟电路系统的状态空间数学模型
      • 2.7.1 状态空间数学模型的建立与表征
      • 2.7.2 状态空间数学模型与输入-输出模型的相互转换
      • 2.7.3 案例模型的验证探讨
    • 本章小结
    • 章节问题(KEPT)
    • 课外项目实践拓展讨论——浅谈团队合作
  • 第3章 线性系统的运动分析
    • 3.1 线性连续定常系统的运动分析
      • 3.1.1 线性连续定常齐次状态方程的求解
      • 3.1.2 线性连续定常系统的状态转移矩阵
      • 3.1.3 线性连续定常非齐次状态方程的求解
      • 3.1.4 线性连续定常系统输出方程的求解
    • 3.2 线性连续时变系统的运动分析
      • 3.2.1 线性连续时变系统齐次状态方程的求解
      • 3.2.2 线性连续时变系统的状态转移矩阵
      • 3.2.3 线性连续时变系统非齐次状态方程的求解
      • 3.2.4 线性连续时变系统输出方程的求解
    • 3.3 教学案例——典型模拟电路系统的运动分析
      • 3.3.1 状态转移矩阵的计算
      • 3.3.2 零输入响应分析
      • 3.3.3 非零输入响应分析
    • 本章小结
    • 章节问题(KEPT)
    • 课外项目实践拓展讨论——文献检索
  • 第4章 线性系统的能控性与能观性分析
    • 4.1 能控性和能观性的基本概念
      • 4.1.1 能控性与能观性问题
      • 4.1.2 能控性与能观性的直观示例
    • 4.2 线性定常系统能控性的定义及其判据
      • 4.2.1 能控性定义
      • 4.2.2 能控性判别准则
      • 4.2.3 输出能控性及其判别准则
    • 4.3 线性定常系统的能观性定义及其判据
      • 4.3.1 能观性定义
      • 4.3.2 能观性判别准则
    • 4.4 状态空间数学模型的能控标准型与能观标准型
      • 4.4.1 能控标准型
      • 4.4.2 能观标准型
    • 4.5 对偶系统及对偶原理
      • 4.5.1 对偶系统及其性质
      • 4.5.2 对偶原理
    • 4.6 线性定常系统的结构分解
      • 4.6.1 能控性结构分解
      • 4.6.2 能观性结构分解
      • 4.6.3 系统的结构分解
    • 4.7 教学案例——典型模拟电路系统的能控性与能观性分析
      • 4.7.1 能控性分析
      • 4.7.2 能观性分析
      • 4.7.3 能控标准型与能观标准型
      • 4.7.4 对偶原理
    • 本章小结
    • 章节问题(KEPT)
    • 课外项目实践拓展讨论——科学思维方法
  • 第5章 控制系统的稳定性分析
    • 5.1 控制系统稳定性的基本概念
      • 5.1.1 外部稳定性
      • 5.1.2 内部稳定性
      • 5.1.3 内部稳定性与外部稳定性之间的关系
    • 5.2 李雅普诺夫稳定性
      • 5.2.1 平衡状态
      • 5.2.2 范数与球域
      • 5.2.3 李雅普诺夫稳定性的定义
    • 5.3 李雅普诺夫第一法
      • 5.3.1 线性系统的李雅普诺夫第一法
      • 5.3.2 非线性系统的李雅普诺夫第一法
    • 5.4 李雅普诺夫第二法
      • 5.4.1 李雅普诺夫第二法的基本思想
      • 5.4.2 函数的正定性
      • 5.4.3 李雅普诺夫第二法及其应用
    • 5.5 线性连续定常系统的李雅普诺夫稳定判据
    • 5.6 教学案例——典型模拟电路系统的稳定性分析
      • 5.6.1 外部稳定性与内部稳定性分析
      • 5.6.2 李雅普诺夫稳定性分析
    • 本章小结
    • 章节问题(KEPT)
    • 课外项目实践拓展讨论——浅谈自学能力的培养
  • 第6章 状态反馈控制系统设计
    • 6.1 状态反馈控制的结构与特性
      • 6.1.1 状态反馈的原理及其结构
      • 6.1.2 输出反馈的原理及其结构
      • 6.1.3 状态反馈控制的特性
    • 6.2 状态反馈控制的极点配置
      • 6.2.1 极点配置原理
      • 6.2.2 极点配置条件
      • 6.2.3 极点配置方法
    • 6.3 状态观测器的设计方法
      • 6.3.1 全维状态观测器的设计方法
      • 6.3.2 降维状态观测器的设计方法
    • 6.4 带状态观测器的状态反馈系统设计
      • 6.4.1 复合系统的原理与结构
      • 6.4.2 分离定理
      • 6.4.3 复合系统的极点配置
    • 6.5 教学案例——典型模拟电路系统状态反馈设计
      • 6.5.1 状态反馈设计
      • 6.5.2 状态观测器设计
      • 6.5.3 带状态观测器的状态反馈控制系统设计
    • 本章小结
    • 章节问题(KEPT)
    • 课外项目实践拓展讨论——报告写作
  • 附录
    • 附录A 基于MATLAB的控制系统建模、分析与设计基础
      • A.1 设计开发基础
      • A.2 MATLAB编程基础
      • A.3 MATLAB与现代控制理论相关常用函数索引
    • 附录B 基于Simscape的控制系统物理模拟与仿真
      • B.1 Simscape与控制系统仿真之间的联系
      • B.2 基于Simscape的控制系统建模与仿真流程
      • B.3 模拟电路系统建模仿真示例
    • 附录C 刚性卫星姿态控制系统案例
      • C.1 刚性卫星姿态控制问题
      • C.2 刚性卫星姿态系统建模
      • C.3 刚性卫星姿态系统分析
      • C.4 刚性卫星姿态控制系统设计
  • 参考文献

本书为新形态教材,在内容的选取和组织上做了一定的探索与创新,全书一体化设计。配套教学资源网站针对全书内容,涵盖与主教材配套的MATLAB源程序、习题解析、知识检查解析、实践与应用实施参考手册、思考与讨论要点、课程教学资源体系设计等内容,使教材的表现形式和教学内容更加丰富,同时方便教师授课与学生学习。

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