现代控制理论-(第2版)

本书特色

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本书是一本适应21世纪教学需要的阐述现代控制理论基础知识的教材。本书包含了现代控制理论基础的主要理论和方法，全书共分7章，着重讲述了状态空间描述的建立、系统定量分析（状态方程的解）、系统的定性分析（能控性，能观性，李雅普诺夫稳定性）、系统的综合（状态反馈与状态观测器设计）以及*优控制的3种基本方法（变分法、*小值原理、动态规划法），并在保证理论知识体系结构完整的前提下，融入MATLAB在现代控制理论中的应用。全书结构清晰，便于读者从整体上掌握现代控制理论的基本内容。
本书由浅入深，论证与实例配合紧密，富有启发性。全书各章节之间内容紧密衔接，与经典控制理论中有关内容的联系密切，可读性好，便于课堂教学与自学。主要算法给出了对应的应用MATLAB求解的方法，使读者通过本书的学习，既能打下扎实的理论基础，又能掌握应用MATLAB对控制系统进行分析与设计的技能。每章末有一定数量的习题与MATLAB实验题，主要用以检验对基本概念的理解和训练对分析以及对设计方法的使用。
本书既可作为高等院校自动化、电气工程及其自动化等专业本科和非自动化专业研究生教材，也可供从事自动化方面工作的科技人员学习参考。

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内容简介

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本书强调状态空间控制理论与工程实践问题紧密结合，注重对读者分析问题和解决实际问题能力的培养，具有如下特色： （1） 结构清晰，便于读者从整体上掌握现代控制理论的基本方法。本书贯穿了动态系统在状态空间数学模型基础上的定量分析→定性分析→极点配置→*反馈控制这一结构主线； （2） 注重物理概念，避免繁琐数学推导，论证与实例配合紧密，易于理解，突出现代控制理论的工程应用背景，便于读者运用理论知识解决实际问题； （3） 在阐述现代控制理论的基本方法时注意与经典控制理论基本方法的联系与比较； （4） 在保证理论知识体系结构完整的前提下，介绍MATLAB在线性系统理论和*控制中的应用； （5） 每章均附有较丰富的例题、习题、上机实验题，便于读者自学，并有利于读者的计算机应用能力和研究能力的提高。

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目录

目录第1章绪论1.1控制理论的发展1.2现代控制理论中的两个重要概念1.2.1系统的能控性1.2.2系统的能观性1.3现代控制理论的主要内容1.4本书研究的主要内容第2章状态空间描述2.1状态空间分析法2.1.1动力学系统2.1.2例子2.1.3状态变量和状态向量 目录第1章绪论1.1控制理论的发展1.2现代控制理论中的两个重要概念1.2.1系统的能控性1.2.2系统的能观性1.3现代控制理论的主要内容1.4本书研究的主要内容第2章状态空间描述2.1状态空间分析法2.1.1动力学系统2.1.2例子2.1.3状态变量和状态向量2.1.4状态空间与状态空间描述2.1.5状态空间描述的一般形式2.2状态结构图2.2.1状态结构图绘制的基本方法2.2.2一阶系统的状态结构图2.2.3三阶单输入单输出系统的状态结构图2.2.4二输入二输出二阶系统的状态结构图2.3状态空间描述的建立2.3.1由系统结构图建立状态空间描述2.3.2由系统机理建立状态空间描述2.4状态空间描述的标准形式2.4.1传递函数中无零点时的实现2.4.2传递函数有零点时的实现2.5由状态空间描述求传递函数阵2.5.1传递函数（阵）2.5.2组合系统的传递函数阵2.6状态向量的线性变换2.6.1状态空间表达式的非唯一性2.6.2系统特征值的不变性和系统的不变性2.6.3状态空间表达式变换为约当标准型2.7离散系统的状态空间描述2.7.1状态空间表达式2.7.2脉冲传递（函数）矩阵2.8状态空间的MATLAB描述2.8.1数学模型的建立2.8.2模型间的转换2.8.3组合系统的传递函数阵2.8.4线性变换本章小结习题MATLAB实验第3章线性系统的运动分析3.1线性定常系统状态方程的齐次解（自由解）3.1.1幂级数法3.1.2拉氏变换法3.2状态转移矩阵3.2.1状态转移矩阵的含义3.2.2状态转移矩阵的基本性质3.2.3几个特殊的矩阵指数函数3.2.4状态转移矩阵的计算3.2.5由状态转移矩阵求系统矩阵3.3线性定常系统非齐次状态方程的解3.3.1积分法3.3.2拉氏变换法3.3.3特定输入下的状态响应3.4线性时变系统的运动分析3.4.1线性时变系统齐次状态方程的解3.4.2状态转移矩阵��(t,t0)的基本性质3.4.3状态转移矩阵��(t,t0)的计算3.4.4线性时变系统非齐次状态方程的解3.4.5线性时变系统的输出3.5线性系统的脉冲响应矩阵3.5.1线性时变系统的脉冲响应矩阵3.5.2线性定常系统的脉冲响应矩阵3.5.3传递矩阵与脉冲响应矩阵的关系3.5.4利用脉冲响应矩阵计算控制系统的输出3.6连续系统的离散化3.6.1问题的提出3.6.2基本假设3.6.3线性定常系统的离散化3.6.4近似离散化3.6.5线性时变系统的离散化3.7线性离散系统的运动分析3.7.1线性定常离散系统方程的解3.7.2线性时变离散系统状态方程的解3.8基于MATLAB的运动分析3.8.1基于MATLAB的线性定常系统的运动分析3.8.2基于MATLAB的线性离散系统的运动分析本章小结习题MATLAB实验第4章系统的能控性与能观性4.1线性定常系统能控性定义及判据4.1.1能控性基本概念4.1.2能控性定义4.1.3能控性判据4.1.4输出能控性及判据4.2线性定常系统能观性定义及判据4.2.1能观测性基本概念4.2.2能观性定义4.2.3能观性判据4.3线性时变系统的能控性与能观性4.3.1线性时变系统的能控性判据4.3.2线性时变系统的能观性判据4.4离散定常系统的能控性与能观性4.4.1离散定常系统能控性定义及判据4.4.2离散定常系统能观测性定义及判据4.4.3连续系统的能控性、能观性与离散系统的能控性、能观性之间的关系4.5对偶原理4.5.1线性系统的对偶关系4.5.2对偶原理4.6能控标准型与能观标准型4.6.1单输入系统的能控标准型4.6.2单输出系统的能观测标准型4.7系统的结构分解4.7.1基本概念4.7.2按能控性分解4.7.3按能观测性分解4.7.4标准分解4.8传递函数阵的实现4.8.1实现的基本概念4.8.2多输入多输出系统的能控性与能观性实现4.8.3*小实现4.9传递函数与能控性和能观性之间的关系4.9.1单输入单输出系统能控性、能观性与传递函数之间的关系4.9.2多输入多输出系统的能控性、能观性与传递函数阵之间的关系4.10利用MATLAB分析能控性与能观性4.10.1常用函数4.10.2控制实例本章小结习题MATLAB实验第5章控制系统的稳定性5.1外部稳定性与内部稳定性5.1.1外部稳定性5.1.2内部稳定性5.2Lyaponov定义下的稳定性5.2.1系统的平衡状态5.2.2状态矢量范数5.2.3李雅普诺夫意义下的稳定性定义5.2.4外部稳定性与内部稳定性之间的关系5.3李雅普诺夫判稳**法5.3.1线性定常系统的稳定性分析5.3.2线性时变系统的稳定性分析5.3.3非线性系统的稳定性分析5.4李雅普诺夫判稳第二法5.4.1李雅普诺夫第二法的基本思想5.4.2标量函数V（x）的符号性质（Sign）5.4.3二次型标量函数的符号性质5.4.4李雅普诺夫第二法的稳定性判据5.5李雅普诺夫法在线性系统中的应用5.5.1李雅普诺夫矩阵方程5.5.2李雅普诺夫矩阵方程在线性定常系统稳定性判别中的应用5.5.3基于李雅普诺夫第二法的线性时变系统的稳定性分析5.5.4线性定常离散系统的稳定性5.5.5用李雅普诺夫函数估算系统响应的快速性5.6李雅普诺夫第二法在非线性系统中的应用5.6.1克拉索夫斯基法5.6.2阿塞尔曼法5.7基于Lyapunov第二法的参数*优问题5.7.1线性二次型*优控制问题5.7.2参数*优问题的Lyapunov第二法的解法5.8基于李雅普诺夫第二法的模型参考控制系统5.8.1模型参考控制系统5.8.2控制器的设计5.9基于MATLAB的稳定性分析5.9.1稳定性分析的常用函数5.9.2基于MATLAB的稳定性分析实例本章小结习题MATLAB实验第6章系统的综合6.1基本概念6.1.1引言6.1.2性能指标的类型6.1.3线性反馈系统的基本结构6.2极点配置与状态反馈6.2.1期望极点对系统动态性能的影响6.2.2状态反馈与极点配置6.2.3单变量系统极点配置定理6.2.4状态反馈下闭环系统的镇定问题6.3输出反馈6.3.1输出反馈至矩阵B后端6.3.2输出反馈至矩阵B前端6.3.3状态反馈与输出反馈的比较6.4状态重构与状态观测器6.4.1开环状态观测器6.4.2闭环全维状态观测器6.4.3配置状态观测器反馈增益矩阵G的方法6.4.4降维状态观测器6.5带状态观测器的状态反馈系统6.5.1系统的结构与数学模型6.5.2闭环系统的基本特性6.5.3具有降阶观测器的观测—状态反馈控制系统6.6解耦控制系统6.6.1系统解耦基本原理6.6.2用前馈补偿器实现解耦6.6.3用串联补偿器实现解耦控制6.6.4用输入变换和状态反馈实现解耦控制6.6.5解耦系统的综合控制6.7稳态精度与渐近跟踪6.7.1稳态精度与跟踪问题6.7.2内模原理6.7.3无静差跟踪控制系统的设计6.7.4倒立摆的无静差(Ⅰ型)位置跟踪系统设计6.8基于MATLAB的系统综合6.8.1常用函数指令6.8.2应用举例本章小结习题MATLAB实验第7章*优控制7.1基本概念7.2变分法在*优控制中的应用7.2.1泛函与变分法的基本概念7.2.2泛函极值7.2.3横截条件7.2.4条件极值7.3极小值原理7.3.1连续系统的极小值原理7.3.2离散系统的极小值原理7.4动态规划7.4.1*优性原理7.4.2离散系统的动态规划7.4.3连续系统的动态规划7.4.4变分法、极小值原理与动态规划7.5线性二次型*优控制7.5.1线性二次型问题7.5.2状态调节器7.5.3输出调节器7.5.4输出跟踪问题7.6实用*优控制系统7.6.1电机拖动控制7.6.2人造地球卫星姿态控制7.6.3二级倒立摆控制7.7运用MATLAB求解*优控制问题举例本章小结习题MATLAB实验附录A常用符号表附录B向量空间与矩阵理论的基本知识附录CMATLAB软件中常用控制指令说明参考文献信息

封面

书名:现代控制理论-(第2版)

作者:张莲

页数:378

定价:¥49.0

出版社:清华大学出版社

出版日期:2016-11-01

ISBN:9787302440598

PDF电子书大小:107MB 高清扫描完整版