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現代控制理論(普通高等教育電氣信息類規劃教材)

作者：編者:閆茂德//高昂//胡延蘇
出版社：機械工業
ISBN：9787111520498

出版日期：2016/02/01
裝幀：平裝
頁數：385

人民幣：RMB 55 元售價：元

內容大鋼

現代控制理論是建立在狀態空間法基礎上的一種控制理論，是自動控制理論的一個重要組成部分。閆茂德、高昂、胡延蘇編著的《現代控制理論(普通高等教育電氣信息類規劃教材)》反映當前技術發展的主流和趨勢，以加強基礎、突出處理問題的思維方法、培養學生分析問題和解決問題的能力為原則，詳細介紹了基於狀態空間模型的線性系統分析和綜合方法，包括狀態空間模型的建立、系統的動態分析、系統的能控性和能觀性、極點配置、狀態觀測器設計、穩定性理論和李雅普諾夫方法，簡單介紹了最優控制、狀態估計與卡爾曼濾波、系統辨識和自適應控制的基本理論與內容。在介紹系統分析和控制系統設計方法的同時，適當地給出了相應的MAT．LAB函數和工程應用舉例，便於讀者利用MATLAB軟體來求解控制系統的一些計算和模擬問題。
本書適合作為自動化及其相關專業的本科生、研究生教材，也可供相關工程技術人員學習參考。

作者介紹

編者:閆茂德//高昂//胡延蘇

前言
緒論
  0.1  控制理論的發展回顧
  0.2  現代控制理論的研究範圍及分支
  0.3  經典控制理論與現代控制理論的研究與比較
  0.4  設計一個控制系統的基本步驟
  0.5  MATLAB模擬平台
  0.6  本書的內容和特點
第1章控制系統的狀態空間描述
  1.1  狀態空間的基本概念
    1.1.1  系統的基本概念
    1.1.2  系統數學描述的基本概念
    1.1.3  系統狀態描述的基本概念
  1.2  控制系統的狀態空間表達式
    1.2.1  狀態空間表達式
    1.2.2  狀態空間表達式的一般形式
    1.2.3  狀態空間表達式的矢量結構圖
    1.2.4  狀態空間表達式的模擬結構圖
  1.3  控制系統狀態空間表達式的建立
    1.3.1  由系統框圖建立狀態空間表達式
    1.3.2  由機理法建立狀態空間表達式
    1.3.3  由傳遞函數或微分方程建立狀態空間表達式
  1.4  線性系統的傳遞函數陣
    1.4.1  由狀態空間表達式求傳遞函數陣
    1.4.2  組合系統的傳遞函數陣
  1.5  線性系統的數學模型變換
    1.5.1  狀態向量的線性變換
    1.5.2  系統特徵值與特徵向量
    1.5.3  通過線性變換將狀態空間表達式化為標準型
    1.5.4  傳遞函數的並聯型實現
  1.6  離散系統的狀態空間描述
    1.6.1  離散系統的狀態空間表達式
    1.6.2  由差分方程建立狀態空間表達式
    1.6.3  脈衝傳遞函數的並聯型實現
    1.6.4  由離散系統狀態空間表達式求脈衝傳遞函數陣
  1.7  非線性系統局部線性化后的狀態空間表達式
  1.8  MATLAB在系統數學模型中的應用
    1.8.1  線性系統的數學模型
    1.8.2  傳遞函數模型與狀態空間模型的相互轉換
    1.8.3  線性系統的線性變換
  習題
  上機練習題
第2章線性系統狀態方程的解
  2.1  線性定常系統狀態方程的解
    2.1.1  線性定常系統齊次狀態方程的解
    2.1.2  線性定常系統狀態轉移矩陣的運算性質
    2.1.3  線性定常系統狀態轉移矩陣的計算方法
    2.1.4  線性定常系統非齊次狀態方程的解
  2.2  線性時變系統狀態方程的解
    2.2.1  線性時變系統齊次狀態方程的解

    2.2.2  線性時變系統狀態轉移矩陣的運算性質
    2.2.3  線性時變系統狀態轉移矩陣的計算方法
    2.2.4  線性時變系統非齊次狀態方程的解
  2.3  離散時間系統狀態方程的解
    2.3.1  迭代法求解線性離散狀態方程
    2.3.2  Z反變換法求解線性定常離散狀態方程
  2.4  連續狀態方程的離散化
    2.4.1  線性定常連續狀態方程的離散化
    2.4.2  線性時變連續狀態方程的離散化
    2.4.3  近似離散化
  2.5  MATLAB在線性系統動態分析中的應用
    2.5.1  MATLAB求解線性定常系統的狀態轉移矩陣
    2.5.2  MATLAB求解定常系統時間響應
    2.5.3  MATLAB變換連續狀態空間模型為離散狀態空間模型
  習題
  上機練習題
第3章線性系統的能控性和能觀性
  3.1  線性連續系統的能控性
    3.1.1  能控性定義
    3.1.2  線性定常連續系統的能控性判據
    3.1.3  線性時變連續系統的能控性判據
  3.2  線性連續系統的能觀性
    3.2.1  能觀性定義
    3.2.2  線性定常連續系統的能觀性判據
    3.2.3  線性時變連續系統的能觀性判據
  3.3  線性離散系統的能控性和能觀性
    3.3.1  線性離散系統能控性定義
    3.3.2  線性定常離散系統能控性判據
    3.3.3  線性離散系統能觀性定義
    3.3.4  線性定常離散系統能觀性判據
  3.4  線性系統能控性和能觀性的對偶關係
    3.4.1  對偶系統
    3.4.2  對偶原理
  3.5  能控標準型和能觀標準型
    3.5.1  單輸入系統的能控標準型
    3.5.2  單輸出系統的能觀標準型
  3.6  線性系統的結構分解
    3.6.1  按約當標準型分解
    3.6.2  按能控性分解
    3.6.3  按能觀性分解
    3.6.4  按能控能觀性分解
  3.7  傳遞函數矩陣的實現問題
    3.7.1  實現問題的基本概念
    3.7.2  系統的標準型實現
    3.7.3  傳遞函數矩陣的最小實現
    3.7.4  傳遞函數矩陣與能控性和能觀性的關係
  3.8  MATLAB在能控性和能觀性分析中的應用
  習題
  上機練習題
第4章穩定性理論與李雅普諾夫方法

  4.1  穩定性基本概念
    4.1.1  外部穩定性
    4.1.2  內部穩定性
    4.1.3  外部穩定性與內部穩定性間的關係
  4.2  李雅普諾夫穩定性的基本概念
    4.2.1  平衡狀態
    4.2.2  范數
    4.2.3  李雅普諾夫穩定性的定義
  4.3  李雅普諾夫間接法
    4.3.1  線性系統的穩定判據
    4.3.2  非線性系統的穩定判據
  4.4  李雅普諾夫直接法
    4.4.1  李雅普諾夫直接法的基本思想
    4.4.2  二次型函數及其定號性
    4.4.3  李雅普諾夫穩定性定理
  4.5  李雅普諾夫直接法在線性時不變系統中的應用
    4.5.1  連續系統的李雅普諾夫穩定性分析
    4.5.2  離散系統的李雅普諾夫穩定性分析
  4.6  李雅普諾夫直接法在線性時變系統中的應用
    4.6.1  連續系統的李雅普諾夫穩定性分析
    4.6.2  離散系統的李雅普諾夫穩定性分析
  4.7  李雅普諾夫直接法在非線性系統中的應用
    4.7.1  雅可比矩陣法
    4.7.2  變數梯度法
  4.8  MATLAB在系統穩定性分析中的應用
  習題
  上機練習題
第5章線性時不變系統的綜合
  5.1  線性時不變系統反饋控制的結構及特性
    5.1.1  狀態反饋
    5.1.2  輸出反饋
    5.1.3  從輸出到狀態向量導數x·的反饋
    5.1.4  動態補償器
    5.1.5  反饋控制對系統能控性和能觀性的影響
  5.2  閉環極點配置
    5.2.1  採用狀態反饋
    5.2.2  採用輸出反饋
    5.2.3  採用從輸出到狀態向量導數x·的反饋
  5.3  系統鎮定問題
  5.4  系統解耦問題
    5.4.1  前饋補償器解耦
    5.4.2  串聯補償器解耦
    5.4.3  狀態反饋解耦
  5.5  狀態觀測器
    5.5.1  狀態觀測器定義
    5.5.2  狀態觀測器存在條件
    5.5.3  全維觀測器設計
    5.5.4  降維狀態觀測器設計
  5.6  帶狀態觀測器的狀態反饋系統
    5.6.1  閉環控制系統的結構與狀態空間表達式

    5.6.2  閉環控制系統的基本特性
    5.6.3  帶觀測器的狀態反饋系統與帶補償器的輸出反饋系統的等價性
  5.7  利用MATLAB實現系統的綜合
    5.7.1  利用MATLAB進行閉環系統極點配置
    5.7.2  利用MATLAB設計全維狀態觀測器
    5.7.3  利用MATLAB設計降維狀態觀測器
    5.7.4  帶狀態觀測器的系統極點配置
  5.8  工程應用舉例
    5.8.1  穩態精度與跟蹤問題
    5.8.2  車載倒立擺控制系統設計
    5.8.3  Truck-Trailer控制系統設計
  習題
  上機練習題
第6章現代控制理論其他專題
  6.1  最優控制
    6.1.1  最優控制概述
    6.1.2  泛函及其極值——變分法
    6.1.3  變分法在最優控制中的應用
    6.1.4  極小值原理及其應用
    6.1.5  線性二次型最優控制問題
    6.1.6  MATLAB在最優控制中的應用
  6.2  狀態估計與卡爾曼濾波
    6.2.1  狀態估計與卡爾曼濾波概述
    6.2.2  最小二乘估計法
    6.2.3  最小方差估計法
    6.2.4  線性最小方差估計法
    6.2.5  卡爾曼濾波演算法
    6.2.6  MATLAB在狀態估計與卡爾曼濾波中的應用
  6.3  系統辨識
    6.3.1  系統辨識概述
    6.3.2  系統參數辨識
    6.3.3  模型階次的辨識
    6.3.4  MATLAB在系統辨識中的應用
  6.4  自適應控制
    6.4.1  自適應控制概述
    6.4.2  模型參考自適應控制
    6.4.3  自校正控制器
    6.4.4  MATLAB在自適應控制中的應用
  習題
  上機練習題
  參考文獻

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