現(xiàn)代控制理論是建立在狀態(tài)空間法基礎(chǔ)上的一種控制理論，是自動(dòng)控制理論的一個(gè)重要組成部分。本書反映當(dāng)前技術(shù)發(fā)展的主流和趨勢(shì)，以加強(qiáng)基礎(chǔ)、突出處理問題的思維方法、培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力為原則，詳細(xì)介紹了基于狀態(tài)空間模型的線性系統(tǒng)分析和綜合方法，包括狀態(tài)空間模型的建立、系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析、系統(tǒng)的能控性和能觀性、極點(diǎn)配置、狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)、穩(wěn)定性理論和李雅普諾夫方法，簡單介紹了狀態(tài)估計(jì)與卡爾曼濾波、系統(tǒng)辨識(shí)和自適應(yīng)控制的基本理論與內(nèi)容。在介紹系統(tǒng)分析和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的同時(shí)，適當(dāng)?shù)亟o出了相應(yīng)的MATLAB函數(shù)和工程應(yīng)用舉例，便于讀者利用MATLAB軟件來求解控制系統(tǒng)的一些計(jì)算和仿真問題。
高等學(xué)校自動(dòng)化及其相關(guān)專業(yè)師生
前言
緒論
01控制理論的發(fā)展回顧
02現(xiàn)代控制理論的研究范圍及分支
03經(jīng)典控制理論與現(xiàn)代控制理論的研究與比較
04設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)的基本步驟
05MATLAB仿真平臺(tái)
06本書的內(nèi)容和特點(diǎn)
第1章控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
11狀態(tài)空間的基本概念
111系統(tǒng)的基本概念
112系統(tǒng)數(shù)學(xué)描述的基本概念
113系統(tǒng)狀態(tài)描述的基本概念
12控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式
121狀態(tài)空間表達(dá)式
122狀態(tài)空間表達(dá)式的一般形式
123狀態(tài)空間表達(dá)式的矢量結(jié)構(gòu)圖
124狀態(tài)空間表達(dá)式的模擬結(jié)構(gòu)圖
13控制系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的建立
131由系統(tǒng)框圖建立狀態(tài)空間表達(dá)式
132由機(jī)理法建立狀態(tài)空間表達(dá)式
133由傳遞函數(shù)或微分方程建立狀態(tài)空間表達(dá)式
14線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)陣
141由狀態(tài)空間表達(dá)式求傳遞函數(shù)陣
142組合系統(tǒng)的傳遞函數(shù)陣
15線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型變換
151狀態(tài)向量的線性變換
152系統(tǒng)特征值與特征向量
153通過線性變換將狀態(tài)空間表達(dá)式化為標(biāo)準(zhǔn)型
154傳遞函數(shù)的并聯(lián)型實(shí)現(xiàn)
16離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
161離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式
162由差分方程建立狀態(tài)空間表達(dá)式
163脈沖傳遞函數(shù)的并聯(lián)型實(shí)現(xiàn)
164由離散系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式求脈沖傳遞函數(shù)陣
17非線性系統(tǒng)局部線性化后的狀態(tài)空間表達(dá)式
18MATLAB在系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型中的應(yīng)用
181線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
182傳遞函數(shù)模型與狀態(tài)空間模型的相互轉(zhuǎn)換
183線性系統(tǒng)的線性變換
習(xí)題
上機(jī)練習(xí)題
第2章線性系統(tǒng)狀態(tài)方程的解
21線性定常系統(tǒng)狀態(tài)方程的解
211線性定常系統(tǒng)齊次狀態(tài)方程的解
212線性定常系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的運(yùn)算性質(zhì)
213線性定常系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的計(jì)算方法
214線性定常系統(tǒng)非齊次狀態(tài)方程的解
22線性時(shí)變系統(tǒng)狀態(tài)方程的解
221線性時(shí)變系統(tǒng)齊次狀態(tài)方程的解
222線性時(shí)變系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的運(yùn)算性質(zhì)
223線性時(shí)變系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的計(jì)算方法
224線性時(shí)變系統(tǒng)非齊次狀態(tài)方程的解
23離散時(shí)間系統(tǒng)狀態(tài)方程的解
231迭代法求解線性離散狀態(tài)方程
232Z反變換法求解線性定常離散狀態(tài)方程
24連續(xù)狀態(tài)方程的離散化
241線性定常連續(xù)狀態(tài)方程的離散化
242線性時(shí)變連續(xù)狀態(tài)方程的離散化
243近似離散化
25MATLAB在線性系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析中的應(yīng)用
251MATLAB求解線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣
252MATLAB求解定常系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)
253MATLAB變換連續(xù)狀態(tài)空間模型為離散狀態(tài)空間模型
習(xí)題
上機(jī)練習(xí)題
第3章線性系統(tǒng)的能控性和能觀性
31線性連續(xù)系統(tǒng)的能控性
311能控性定義
312線性定常連續(xù)系統(tǒng)的能控性判據(jù)
313線性時(shí)變連續(xù)系統(tǒng)的能控性判據(jù)
32線性連續(xù)系統(tǒng)的能觀性
321能觀性定義
322線性定常連續(xù)系統(tǒng)的能觀性判據(jù)
323線性時(shí)變連續(xù)系統(tǒng)的能觀性判據(jù)
33線性離散系統(tǒng)的能控性和能觀性
331線性離散系統(tǒng)能控性定義
332線性定常離散系統(tǒng)能控性判據(jù)
333線性離散系統(tǒng)能觀性定義
334線性定常離散系統(tǒng)能觀性判據(jù)
34線性系統(tǒng)能控性和能觀性的對(duì)偶關(guān)系
341對(duì)偶系統(tǒng)
342對(duì)偶原理
35能控標(biāo)準(zhǔn)型和能觀標(biāo)準(zhǔn)型
351單輸入系統(tǒng)的能控標(biāo)準(zhǔn)型
352單輸出系統(tǒng)的能觀標(biāo)準(zhǔn)型
36線性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分解
361按約當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)型分解
362按能控性分解
363按能觀性分解
364按能控能觀性分解
37傳遞函數(shù)矩陣的實(shí)現(xiàn)問題
371實(shí)現(xiàn)問題的基本概念
372系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)型實(shí)現(xiàn)
373傳遞函數(shù)矩陣的小實(shí)現(xiàn)
374傳遞函數(shù)矩陣與能控性和能觀性的關(guān)系
38MATLAB在能控性和能觀性分析中的應(yīng)用
習(xí)題
上機(jī)練習(xí)題
第4章穩(wěn)定性理論與李雅普諾夫方法
41穩(wěn)定性基本概念
411外部穩(wěn)定性
412內(nèi)部穩(wěn)定性
413外部穩(wěn)定性與內(nèi)部穩(wěn)定性間的關(guān)系
42李雅普諾夫穩(wěn)定性的基本概念
421平衡狀態(tài)
422范數(shù)
423李雅普諾夫穩(wěn)定性的定義
43李雅普諾夫間接法
431線性系統(tǒng)的穩(wěn)定判據(jù)
432非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定判據(jù)
44李雅普諾夫直接法
441李雅普諾夫直接法的基本思想
442二次型函數(shù)及其定號(hào)性
443李雅普諾夫穩(wěn)定性定理
45李雅普諾夫直接法在線性時(shí)不變系統(tǒng)中的應(yīng)用
451連續(xù)系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
452離散系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
46李雅普諾夫直接法在線性時(shí)變系統(tǒng)中的應(yīng)用
461連續(xù)系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
462離散系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
47李雅普諾夫直接法在非線性系統(tǒng)中的應(yīng)用
471雅可比矩陣法
472變量梯度法
48MATLAB在系統(tǒng)穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用
習(xí)題
上機(jī)練習(xí)題
第5章線性時(shí)不變系統(tǒng)的綜合
51線性時(shí)不變系統(tǒng)反饋控制的結(jié)構(gòu)及特性
511狀態(tài)反饋
512輸出反饋
513從輸出到狀態(tài)向量導(dǎo)數(shù)x·的反饋
514動(dòng)態(tài)補(bǔ)償器
515反饋控制對(duì)系統(tǒng)能控性和能觀性的影響
52閉環(huán)極點(diǎn)配置
521采用狀態(tài)反饋
522采用輸出反饋
523采用從輸出到狀態(tài)向量導(dǎo)數(shù)x·的反饋
53系統(tǒng)鎮(zhèn)定問題
54系統(tǒng)解耦問題
541前饋補(bǔ)償器解耦
542串聯(lián)補(bǔ)償器解耦
543狀態(tài)反饋解耦
55狀態(tài)觀測(cè)器
551狀態(tài)觀測(cè)器定義
552狀態(tài)觀測(cè)器存在條件
553全維觀測(cè)器設(shè)計(jì)
554降維狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)
56帶狀態(tài)觀測(cè)器的狀態(tài)反饋系統(tǒng)
561閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與狀態(tài)空間表達(dá)式
562閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本特性
563帶觀測(cè)器的狀態(tài)反饋系統(tǒng)與帶補(bǔ)償器的輸出反饋系統(tǒng)的等價(jià)性
57利用MATLAB實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的綜合
571利用MATLAB進(jìn)行閉環(huán)系統(tǒng)極點(diǎn)配置
572利用MATLAB設(shè)計(jì)全維狀態(tài)觀測(cè)器
573利用MATLAB設(shè)計(jì)降維狀態(tài)觀測(cè)器
574帶狀態(tài)觀測(cè)器的系統(tǒng)極點(diǎn)配置
58工程應(yīng)用舉例
581穩(wěn)態(tài)精度與跟蹤問題
582車載倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
583Truck-Trailer控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
習(xí)題
上機(jī)練習(xí)題
第6章現(xiàn)代控制理論其他專題
61優(yōu)控制
611優(yōu)控制概述
612泛函及其極值——變分法
613變分法在優(yōu)控制中的應(yīng)用
614極小值原理及其應(yīng)用
615線性二次型優(yōu)控制問題
616MATLAB在優(yōu)控制中的應(yīng)用
62狀態(tài)估計(jì)與卡爾曼濾波
621狀態(tài)估計(jì)與卡爾曼濾波概述
622小二乘估計(jì)法
623小方差估計(jì)法
624線性小方差估計(jì)法
625卡爾曼濾波算法
626MATLAB在狀態(tài)估計(jì)與卡爾曼濾波中的應(yīng)用
63系統(tǒng)辨識(shí)
631系統(tǒng)辨識(shí)概述
632系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)
633模型階次的辨識(shí)
634MATLAB在系統(tǒng)辨識(shí)中的應(yīng)用
64自適應(yīng)控制
641自適應(yīng)控制概述
642模型參考自適應(yīng)控制
643自校正控制器
644MATLAB在自適應(yīng)控制中的應(yīng)用
習(xí)題
上機(jī)練習(xí)題
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