定 價:35 元
叢書名:普通高等教育電氣工程與自動化 (應(yīng)用型)“十二五”規(guī)劃教材
- 作者:主編王立國
- 出版時間:2012/5/1
- ISBN:9787111379898
- 出 版 社:機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:O231
- 頁碼:280頁
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
《現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)》主要介紹以狀態(tài)空間方法為主的線性系統(tǒng)理論的基本內(nèi)容和基本方法,包括狀態(tài)空間的基本概念、狀態(tài)空間表達(dá)式的建立及其求解、線性系統(tǒng)的可控性和可觀性、極點(diǎn)配置、系統(tǒng)鎮(zhèn)定及解耦問題、狀態(tài)觀測器原理及其設(shè)計方法、李雅普諾夫穩(wěn)定性分析、最優(yōu)控制理論等。同時,《現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)》還適當(dāng)介紹了相關(guān)內(nèi)容的MATLAB仿真求解方法,以加深對相關(guān)知識的理解。
《現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)》可作為普通工科院校自動化、測控技術(shù)與儀器、電氣工程及其自動化等專業(yè)本科學(xué)生教材,也可供相關(guān)工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考。
前言
第1章 緒論
1.1 控制理論的發(fā)展
1.2 現(xiàn)代控制理論的基本內(nèi)容
1.3 本書的內(nèi)容和特點(diǎn)
第2章 控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
2.1 引言
2.2 狀態(tài)空間的基本概念
2.3 線性系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的建立
2.3.1 根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖建立狀態(tài)空間表達(dá)式
2.3.2 根據(jù)系統(tǒng)的機(jī)理建立實際系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式
2.3.3 由系統(tǒng)的微分方程建立狀態(tài)空間表達(dá)式
2.3.4 由系統(tǒng)的傳遞函數(shù)建立狀態(tài)空間表達(dá)式
2.4 線性系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的線性變換及其標(biāo)準(zhǔn)型
2.4.1 狀態(tài)空間表達(dá)式的非奇異線性變換
2.4.2 通過線性變換求狀態(tài)空間表達(dá)式的標(biāo)準(zhǔn)型
2.5 由狀態(tài)空間表達(dá)式求傳遞函數(shù)矩陣
2.6 組合系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式及其傳遞函數(shù)矩陣
2.7 離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
2.8 基于MATLAB的控制系統(tǒng)狀態(tài)空間描述
小結(jié)
習(xí)題
第3章 線性系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的解
3.1 引言
3.2 線性定常連續(xù)系統(tǒng)齊次狀態(tài)方程的解
3.3 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣
3.3.1 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的定義
3.3.2 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的性質(zhì)
3.3.3 幾個特殊的矩陣指數(shù)函數(shù)
3.3.4 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的計算
3.4 線性定常連續(xù)系統(tǒng)非齊次狀態(tài)方程的解
3.5 線性時變系統(tǒng)的解
3.5.1 線性時變系統(tǒng)齊次狀態(tài)方程的解
3.5.2 線性時變系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣
3.5.3 線性時變系統(tǒng)非齊次狀態(tài)方程的解
3.6 離散系統(tǒng)的解
3.6.1 線性定常連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的離散化
3.6.2 離散系統(tǒng)狀態(tài)方程的解
3.7 利用MATLAB求解系統(tǒng)的響應(yīng)
小結(jié)
習(xí)題
第4章 線性系統(tǒng)的可控性和可觀性
4.1 引言
4.2 線性定常連續(xù)系統(tǒng)的可控性
4.2.1 連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)可控性的定義
4.2.2 線性定常系統(tǒng)的可控性判據(jù)
4.2.3 輸出可控性
4.3 線性定常連續(xù)系統(tǒng)的可觀性
4.3.1 可觀性的定義
4.3.2 線性定常系統(tǒng)的可觀性判據(jù)
4.4 線性定常離散系統(tǒng)的可控性和可觀性
4.4.1 線性定常離散系統(tǒng)的可控性
4.4.2 線性定常離散系統(tǒng)的可觀性
4.4.3 采樣周期對離散化系統(tǒng)可控性和可觀性的影響
4.5 可控標(biāo)準(zhǔn)型和可觀標(biāo)準(zhǔn)型
4.5.1 可控標(biāo)準(zhǔn)型
4.5.2 可觀標(biāo)準(zhǔn)型
4.6 時變系統(tǒng)的可控性和可觀性
4.6.1 時變系統(tǒng)的可控性
4.6.2 時變系統(tǒng)的可觀性
4.7 線性系統(tǒng)可控性與可觀性的對偶關(guān)系
4.8 線性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分解
4.8.1 系統(tǒng)按可控性進(jìn)行結(jié)構(gòu)分解
4.8.2 系統(tǒng)按可觀性進(jìn)行結(jié)構(gòu)分解
4.8.3 系統(tǒng)按可控性和可觀性進(jìn)行結(jié)構(gòu)分解
4.9 傳遞函數(shù)矩陣的實現(xiàn)問題及其與可控性、可觀性的關(guān)系
4.9.1 傳遞函數(shù)矩陣
4.9.2 多輸入多輸出系統(tǒng)的開環(huán)和閉環(huán)傳遞函數(shù)矩陣
4.9.3 傳遞函數(shù)矩陣的實現(xiàn)問題
4.9.4 可控性、可觀性與傳遞函數(shù)矩陣的關(guān)系
4.1 0利用MATLAB進(jìn)行可控性和可觀性分析
小結(jié)
習(xí)題
第5章 線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)反饋和狀態(tài)
觀測器設(shè)計
5.1 引言
5.2 狀態(tài)反饋與閉環(huán)系統(tǒng)極點(diǎn)的配置
5.2.1 狀態(tài)反饋
5.2.2 狀態(tài)反饋極點(diǎn)配置(單輸入系統(tǒng))
5.3 狀態(tài)反饋在系統(tǒng)綜合中的其他應(yīng)用
5.3.1 系統(tǒng)鎮(zhèn)定問題
5.3.2 系統(tǒng)解耦問題
5.4 輸出反饋與極點(diǎn)配置
5.4.1 輸出反饋
5.4.2 輸出反饋極點(diǎn)配置
5.5 狀態(tài)觀測器
5.5.1 狀態(tài)觀測器的提出及分類
5.5.2 全維狀態(tài)觀測器
5.6 帶有全維狀態(tài)觀測器的狀態(tài)反饋系統(tǒng)
5.7 MATLAB在狀態(tài)反饋和狀態(tài)觀測器設(shè)計中的應(yīng)用
小結(jié)
習(xí)題
第6章 李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
6.1 引言
6.2 李雅普諾夫穩(wěn)定性的基本概念
6.2.1 自治系統(tǒng)、平衡狀態(tài)和受擾運(yùn)動
6.2.2 范數(shù)
6.2.3 李雅普諾夫意義下的穩(wěn)定
6.3 李雅普諾夫穩(wěn)定性的判別方法
6.3.1 李雅普諾夫第一法
6.3.2 李雅普諾夫第二法
6.4 李雅普諾夫穩(wěn)定性方法在線性系統(tǒng)中的應(yīng)用
6.4.1 李雅普諾夫第二法在線性定常系統(tǒng)中的應(yīng)用
6.4.2 李雅普諾夫第二法在線性時變系統(tǒng)中的應(yīng)用
6.5 李雅普諾夫穩(wěn)定性方法在非線性系統(tǒng)中的應(yīng)用
6.5.1 克拉索夫斯基方法
6.5.2 變量梯度法
6.6 利用MATLAB進(jìn)行系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
小結(jié)
習(xí)題
第7章 最優(yōu)控制
7.1 引言
7.2 最優(yōu)控制的基本概念
7.3 最優(yōu)控制中的變分法
7.3.1 泛函與變分
7.3.2 歐拉方程
7.3.3 變分法在最優(yōu)控制中的應(yīng)用
7.4 極小值原理
7.4.1 古典變分法的局限性
7.4.2 連續(xù)系統(tǒng)的極小值原理
7.4.3 離散系統(tǒng)的極小值原理
7.4.4 最小時間控制
7.4.5 最小能量控制
7.5 線性二次型問題的最優(yōu)控制
7.5.1 線性二次型問題
7.5.2 狀態(tài)調(diào)節(jié)器問題
7.5.3 輸出調(diào)節(jié)器問題
7.6 動態(tài)規(guī)劃
7.6.1 多級決策問題
7.6.2 離散動態(tài)規(guī)劃
7.7 利用MATLAB求解最優(yōu)控制
小結(jié)
習(xí)題
附錄
附錄A矩陣論基礎(chǔ)
附錄B基于MATLAB的反饋控制系統(tǒng)的
分析與設(shè)計
參考文獻(xiàn)
1.2 現(xiàn)代控制理論的基本內(nèi)容 科學(xué)在發(fā)展,控制理論也在不斷發(fā)展。所以“現(xiàn)代”兩個字加在“控制理論”前面,其含義會給人誤解的。實際上,人們所說的“現(xiàn)代控制理論”指的是20世紀(jì)50—60年代所產(chǎn)生的一些控制理論,主要包括線性系統(tǒng)理論、最優(yōu)濾波理論、系統(tǒng)辨識理論、最優(yōu)控制理論、自適應(yīng)控制理論、非線性系統(tǒng)理論等。1.線性系統(tǒng)理論 線性系統(tǒng)理論是現(xiàn)代控制理論中最基本、最成熟的分支之一,它一方面在過程控制、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用中起到了重要作用,另一方面也為現(xiàn)代控制理論的其他分支提供了基礎(chǔ)。線性系統(tǒng)理論主要研究線性系統(tǒng)狀態(tài)的運(yùn)行規(guī)律和改變這些規(guī)律的可能性與實施方法,建立和揭示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)、運(yùn)行和性能之間的關(guān)系。它除了包括系統(tǒng)的可控性、可觀性、穩(wěn)定性分析之外,還包括狀態(tài)反饋、狀態(tài)估計及補(bǔ)償器的理論和設(shè)計方法等內(nèi)容。線性系統(tǒng)理論大體有四個平行的分支,即線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間法、線性系統(tǒng)的幾何理論、線性系統(tǒng)的代數(shù)理論和線性系統(tǒng)的多變量頻域方法。狀態(tài)空間法是一種時域方法,理論完整、成熟,線性系統(tǒng)理論的其他分支,都是在狀態(tài)空間法的影響和推動下形成和發(fā)展起來的。2.最優(yōu)濾波理論 最優(yōu)濾波理論所研究的對象是由隨機(jī)微分方程或隨機(jī)差分方程所描述的隨機(jī)系統(tǒng)。由于這類系統(tǒng)除了具有描述系統(tǒng)與外部聯(lián)系的輸入、輸出之外,還具有承受不確定因素(隨機(jī)噪聲)的作用,因此最優(yōu)濾波理論就是研究利用被噪聲污染的測量數(shù)據(jù),按照某種判別準(zhǔn)則,獲得有用信號的最優(yōu)估計?柭鼮V波理論用狀態(tài)空間法設(shè)計的最佳濾波器,實用性強(qiáng)且可適用于非平穩(wěn)過程,是最優(yōu)濾波理論的一大突破。3.系統(tǒng)辨識理論 要研究系統(tǒng)的狀態(tài),對系統(tǒng)進(jìn)行分析和設(shè)計,首先應(yīng)該建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。但是,由于系統(tǒng)的復(fù)雜性,并不總是可以通過解析的方法來直接建立起數(shù)學(xué)模型。所謂系統(tǒng)辨識就是在系統(tǒng)輸入輸出實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,從一組給定的模型類中確定一個與所測系統(tǒng)本質(zhì)特征相等價的模型。模型的結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定,只需用輸入輸出的測量數(shù)據(jù)來確定其參數(shù)的,叫做參數(shù)估計;而同時確定模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)的;則泛稱為系統(tǒng)辨識。