高等学校电子与电气工程及自动化专业“十一五”规划教材 现代控制理论基础PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

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第0章 绪论1

0.1 现代控制理论概述1

0.1.1 控制理论发展历史1

0.1.2 现代控制理论与经典控制理论的差异2

0.1.3 现代控制理论的研究内容及其分支2

0.2 本书的主要内容3

0.2.1 本书主要内容结构3

0.2.2 MATLAB工程软件简介3

第1章 控制系统的状态空间描述4

1.1 状态空间描述4

1.1.1 状态空间描述的基本概念4

1.1.2 状态空间方程的建立7

1.1.3 化高阶微分方程为状态空间方程11

1.2 状态空间方程的线性变换15

1.2.1 状态向量线性变换15

1.2.2 化系数矩阵A为对角标准形15

1.2.3 化系数矩阵A为约当标准形19

1.3 传递函数矩阵21

1.3.1 由状态空间方程转换成传递函数矩阵22

1.3.2 子系统串并联与闭环系统传递函数矩阵23

1.4 离散系统的数学描述25

1.4.1 离散系统状态空间方程26

1.4.2 脉冲传递函数矩阵27

1.5 用MATLAB进行数学建模和模型转换28

1.5.1 MATLAB简介28

1.5.2 控制系统的数学描述30

1.5.3 模型的转换33

1.5.4 模型的连接36

习题37

第2章 线性系统的运动分析41

2.1 线性定常系统齐次状态方程的解41

2.2 状态转移矩阵42

2.2.1 状态转移矩阵Ф（t）的基本性质42

2.2.2 状态转移矩阵Ф（t）的计算方法43

2.3 非齐次状态方程的求解48

2.4 线性定常离散系统的运动分析49

2.4.1 线性定常连续系统的离散化49

2.4.2 线性定常离散系统的解51

2.5 MATLAB在状态方程求解中的应用52

2.5.1 矩阵指数函数eAt的计算52

2.5.2 线性定常非齐次状态方程在典型信号作用下的解53

2.5.3 连续系统离散化54

习题55

第3章 控制系统的能控性和能观性57

3.1 线性连续系统的能控性与能观性57

3.1.1 线性系统的能控性定义及判据57

3.1.2 线性系统的能观性定义及判据60

3.1.3 对偶性原理63

3.2 线性离散时间系统的能控性与能观性64

3.2.1 线性定常离散时间系统的能控性定义及判据64

3.2.2 线性定常离散时间系统的能观性定义及判据65

3.3 能控标准形与能观标准形66

3.3.1 能控标准形66

3.3.2 能观标准形67

3.4 能控性、能观性与传递函数的关系69

3.5 实现问题70

3.5.1 能控、能观标准形的实现70

3.5.2 对角标准形或约当标准形的实现71

3.5.3 最小实现74

3.6 线性定常系统的结构分解74

3.6.1 能控性结构分解74

3.6.2 能观性结构分解76

3.6.3 系统按能控性和能观性的标准分解77

3.7 MATLAB在系统能控性和能观性分析中的应用78

3.7.1 状态空间模型能控、能观性判定78

3.7.2 用MATLAB解决实现问题79

3.7.3 控制系统的结构分解81

习题83

第4章 控制系统的稳定性分析87

4.1 李雅普诺夫稳定性定义87

4.1.1 系统的平衡状态87

4.1.2 李雅普诺夫稳定性的定义88

4.2 李雅普诺夫第二法89

4.2.1 预备知识89

4.2.2 李雅普诺夫第二法稳定性定理90

4.3 线性定常连续系统的李雅普诺夫稳定性分析93

4.4 线性定常离散系统的李雅普诺夫稳定性分析94

4.5 非线性系统的稳定性分析95

4.6 MATLAB在系统稳定性分析中的应用97

4.6.1 利用特征根判断稳定性97

4.6.2 利用李雅普诺夫方程判断稳定性97

习题98

第5章 极点配置与观测器的设计100

5.1 反馈控制结构100

5.1.1 状态反馈100

5.1.2 输出反馈101

5.1.3 状态反馈系统的性质101

5.2 系统的极点配置102

5.2.1 能控系统的极点配置102

5.2.2 镇定问题105

5.3 状态解耦106

5.3.1 问题的提出106

5.3.2 状态解耦107

5.4 观测器及其设计方法110

5.4.1 观测器的设计思路110

5.4.2 全维观测器的设计111

5.4.3 降维观测器的设计113

5.5 带状态观测器的反馈系统116

5.5.1 系统结构116

5.5.2 系统基本特性117

5.6 MATLAB在控制系统综合中的应用119

5.6.1 极点配置119

5.6.2 状态观测器设计120

习题121

第6章 最优控制123

6.1 最优控制问题概述123

6.1.1 引言123

6.1.2 最优控制问题的提法124

6.1.3 性能指标的分类124

6.2 用变分法求解最优控制问题125

6.2.1 泛函与变分125

6.2.2 末值时刻固定、末值状态自由情况下的最优控制126

6.2.3 末值时刻和末端状态固定情况下的最优控制128

6.3 极小值原理130

6.4 用动态规划法求解最优控制问题131

6.4.1 动态规划法的基本思想131

6.4.2 最优性原理132

6.4.3 用动态规划法求解离散系统最优控制问题133

6.5 线性二次型最优控制调节器134

6.5.1 二次型最优调节器134

6.5.2 定常情况下二次型调节器的稳定性135

6.6 MATLAB在系统最优控制中的应用136

6.6.1 线性二次型指标最优调节器的设计136

6.6.2 最优化工具使用简介137

习题139

参考文献141