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現代控制理論(普通高等教育系列教材)

  • 作者:編者:付庄|責編:段曉雅//李樂
  • 出版社:機械工業
  • ISBN:9787111726487
  • 出版日期:2023/06/01
  • 裝幀:平裝
  • 頁數:289
人民幣:RMB 59 元      售價:
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內容大鋼
    本書應用線性代數、矩陣理論等數學工具,針對多輸入多輸出系統,通過狀態方程、輸出方程進行了能控能觀性分析、狀態反饋極點配置、狀態估計和穩定性分析;此外,還介紹了變分法與極小值原理,論述了線性二次型調節器原理及倒立擺、「防搖」控制系統等實際應用案例。本書文字簡練、思路清晰、算例豐富,還配套了電子課件、慕課視頻等。本書可作為高等學校高年級本科生、研究生控制理論課程的教材,也可作為控制工程師等專業技術人員的參考書。

作者介紹
編者:付庄|責編:段曉雅//李樂

目錄
前言
緒論
  0.1  控制理論的歷史
  0.2  控制理論的研究目標
  0.3  LQR簡介
  0.4  控制的步驟
第1章  狀態空間及數學描述
  1.1  MIMO系統的狀態空間描述實例
  1.2  狀態空間模型
    1.2.1  狀態空間的基本概念
    1.2.2  系統的狀態空間表達式
    1.2.3  狀態空間的數學描述示例
    1.2.4  狀態空間模型的模擬結構圖
  1.3  狀態空間表達式建立方法
    1.3.1  由系統框圖建立狀態空間表達式
    1.3.2  由系統機理建立狀態空間表達式
    1.3.3  由傳遞函數建立狀態空間表達式
    1.3.4  由微分方程建立狀態空間表達式
  1.4  狀態矢量的線性變換
    1.4.1  系統狀態的線性變換方法及示例
    1.4.2  狀態方程的標準型及其示例
    1.4.3  線性變換的基本性質
  1.5  由狀態空間表達式求傳遞函數
    1.5.1  傳遞函數(矩陣)
    1.5.2  組合系統的傳遞函數(矩陣)
    1.5.3  傳遞函數矩陣求解示例
  1.6  幾種其他典型系統的狀態空間描述
    1.6.1  離散時間系統狀態空間表達式
    1.6.2  線性時變系統狀態空間表達式
    1.6.3  非線性系統狀態空間表達式
  1.7  系統數學模型轉換的MATLAB實現
    1.7.1  系統模型的MATLAB函數
    1.7.2  系統模型的MATLAB轉換
  習題
第2章  狀態空間表達式求解
  2.1  機械運動系統狀態方程求解案例
  2.2  線性定常連續系統狀態方程的求解
    2.2.1  線性定常系統齊次狀態方程的解
    2.2.2  狀態轉移矩陣的基本性質與計算
    2.2.3  線性定常系統非齊次狀態方程的解
  2.3  線性時變連續系統狀態方程的求解
    2.3.1  線性時變連續系統齊次狀態方程的解
    2.3.2  線性時變連續系統的狀態轉移矩陣
    2.3.3  線性時變系統狀態轉移矩陣求解案例
    2.3.4  線性時變連續系統非齊次狀態方程的解
    2.3.5  線性時變系統的狀態求解實際案例
  2.4  線性離散時間系統狀態方程的求解
    2.4.1  線性連續系統狀態方程的離散化
    2.4.2  線性離散系統狀態方程的求解方法
    2.4.3  系統模型求解及動態分析的MATLAB實現

  習題
第3章  系統的能控性、能觀性、穩定性分析及綜合
  3.1  線性控制系統的能控性和能觀性
    3.1.1  線性定常系統的能控性定義
    3.1.2  線性定常系統的能控性判據
    3.1.3  能控性判別實例
    3.1.4  線性定常系統的能觀性定義
    3.1.5  線性定常系統能觀性判據
    3.1.6  能觀性判別實例
    3.1.7  離散時間系統的能控性、能觀性
    3.1.8  能控性與能觀性的對偶關係
    3.1.9  能控與能觀標準型
    3.1.10  能控、能觀標準型實例
    3.1.11  線性系統的結構分解
    3.1.12  線性定常系統能控能觀分解實例
    3.1.13  零極點對消與能控能觀之間的關係
  3.2  穩定性與李雅普諾夫方法
    3.2.1  經典控制理論中的穩定性
    3.2.2  問題提出
    3.2.3  現代控制理論中的穩定性
    3.2.4  李雅普諾夫第一法
    3.2.5  內、外部穩定性分析實際案例
    3.2.6  李雅普諾夫第二法構造能量函數
    3.2.7  李雅普諾夫第二法預備知識
    3.2.8  李雅普諾夫第二法穩定判據
    3.2.9  李雅普諾夫第二法實際案例
    3.2.10  李雅普諾夫函數的性質
    3.2.11  線性系統中的李雅普諾夫方法
    3.2.12  李雅普諾夫方程的實際案例
    3.2.13  非線性系統中的李雅普諾夫方法
    3.2.14  克拉索夫斯基表達式的實際案例
  3.3  線性定常系統的綜合
    3.3.1  線性反饋控制系統基本結構
    3.3.2  狀態反饋系統能控能觀性判斷案例
    3.3.3  極點配置問題
    3.3.4  狀態反饋極點配置的實際案例
    3.3.5  採用輸出反饋的極點配置設計
    3.3.6  系統鎮定與解耦問題
    3.3.7  系統的解耦的實際案例
    3.3.8  狀態觀測器
    3.3.9  全維觀測器設計的實際案例
    3.3.10  降維觀測器案例及原理
    3.3.11  狀態觀測器的應用
    3.3.12  觀測器狀態反饋的極點配置案例
  習題
第4章  變分法與極小值原理
  4.1  問題提出
  4.2  函數變分與泛函增量
  4.3  線性泛函與泛函變分
  4.4  泛函極值

  4.5  最簡變分問題
    4.5.1  歐拉方程求解實際案例
    4.5.2  三種簡化方程
    4.5.3  最速下降問題實際案例
    4.5.4  求解罐頭桶大容積實際案例
    4.5.5  微分約束的泛函極值問題
    4.5.6  積分約束的泛函極值問題
    4.5.7  可變端點問題
    4.5.8  優攔截問題計算案例
  4.6  變分法求解優控制的博爾扎問題
    4.6.1  博爾扎(Bolza)問題求解
    4.6.2  博爾扎問題求解實際案例
    4.6.3  直流電機損耗最小化的實際案例
  4.7  極小值原理
    4.7.1  龐特里亞金極小值原理介紹
    4.7.2  優控制狀態軌線求解實際案例
  4.8  優控制問題的數值求解方法探討
    4.8.1  問題提出
    4.8.2  常用的數值計算軟體簡介
    4.8.3  直接參數化和間接參數化案例討論
  習題
第5章  線性二次型調節器原理
  5.1  案例思考
  5.2  線性二次型優控制問題求解
    5.2.1  問題提出
    5.2.2  LQR優控制求解與里卡蒂方程證明
    5.2.3  里卡蒂矩陣微分方程驗證
    5.2.4  里卡蒂矩陣微分方程離散化
    5.2.5  LQR狀態反饋設計步驟
    5.2.6  LQR性能泛函優值計算
  5.3  二次型性能指標的含義
  5.4  求解追逃攔截問題實際案例
  5.5  算例
  5.6  李雅普諾夫函數和LQR的關係
  5.7  二階阻尼系統控制實際案例
  5.8  優反饋增益矩陣K的偏導數求解
  5.9  典型二階阻尼系統模型優控制
  5.10  LQG線性二次高斯控制原理
    5.10.1  LQG調節器基本模型
    5.10.2  設計LQG調節器的基本步驟
  5.11  使用MATLAB進行二次型系統模擬
    5.11.1  命令函數lqr
    5.11.2  命令函數lqry
    5.11.3  命令函數dlqr
    5.11.4  命令函數lqi
    5.11.5  命令函數lqg
    5.11.6  命令函數lqgreg
    5.11.7  命令函數lqgtrack
  5.12  姿態定位模擬LQR控制案例
  5.13  LQG伺服控制器模擬案例

  習題
第6章  LQR控制實際應用案例
  6.1  倒立擺系統LQR控制實際案例
    6.1.1  倒立擺實驗系統
    6.1.2  倒立擺系統數學模型
    6.1.3  倒立擺系統的LQR控制
    6.1.4  PID與LQR實際控制對比
    6.1.5  倒立擺的LQG控制模擬
    6.1.6  LQG、LQR、PID控制效果對比
  6.2  起吊設備防搖系統LQR控制案例
    6.2.1  起吊設備防搖系統應用場景
    6.2.2  防搖系統數學模型
    6.2.3  隨機停止的LQR防搖控制器
  習題
參考文獻

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