全新现代控制理论闫茂德,高昂,胡延苏 编著9787111520498

前言
绪论
0.1控制理论的发展回顾
0.2现代控制理论的研究范围及分支
0.3经典控制理论与现代控制理论的研究与比较
0.4设计一个控制系统的基本步骤
0.5MATLAB平台
0.6本书的内容和特点
章控制系统的状态空间描述
1.1状态空间的基本概念
1.1.1系统的基本概念
1.1.2系统数学描述的基本概念
1.1.3系统状态描述的基本概念
1.2控制系统的状态空间表达式
1.2.1状态空间表达式
1.2.2状态空间表达式的一般形式
1..状态空间表达式的矢量结构图
1.2.4状态空间表达式的模拟结构图
1.3控制系统状态空间表达式的建立
1.3.1由系统框图建立状态空间表达式
1.3.2由机理法建立状态空间表达式
1.3.3由传递函数或微分方程建立状态空间表达式
1.4线系统的传递函数阵
1.4.1由状态空间表达式求传递函数阵
1.4.2组合系统的传递函数阵
1.5线系统的数学模型变换
1.5.1状态向量的线变换
1.5.2系统特征值与特征向量
1.5.3通过线变换将状态空间表达式化为标准型
1.5.4传递函数的并联型实现
1.6离散系统的状态空间描述
1.6.1离散系统的状态空间表达式
1.6.2由差分方程建立状态空间表达式
1.6.3脉冲传递函数的并联型实现
1.6.4由离散系统状态空间表达式求脉冲传递函数阵
1.7非线系统局部线化后的状态空间表达式
1.8MATLAB在系统数学模型中的应用
1.8.1线系统的数学模型
1.8.2传递函数模型与状态空间模型的相互转换
1.8.3线系统的线变换
习题
上机练习题
第2章线系统状态方程的解
2.1线定常系统状态方程的解
2.1.1线定常系统齐次状态方程的解
2.1.2线定常系统状态转移矩阵的运算质
2.1.3线定常系统状态转移矩阵的计算方法
2.1.4线定常系统非齐次状态方程的解
2.2线时变系统状态方程的解
2.2.1线时变系统齐次状态方程的解
2.2.2线时变系统状态转移矩阵的运算质
2..线时变系统状态转移矩阵的计算方法
2.2.4线时变系统非齐次状态方程的解
.离散时间系统状态方程的解
..1迭代法求解线离散状态方程
..2Z反变换法求解线定常离散状态方程
2.4连续状态方程的离散化
2.4.1线定常连续状态方程的离散化
2.4.2线时变连续状态方程的离散化
2.4.3近似离散化
2.5MATLAB在线系统动态分析中的应用
2.5.1MATLAB求解线定常系统的状态转移矩阵
2.5.2MATLAB求解定常系统时间响应
2.5.3MATLAB变换连续状态空间模型为离散状态空间模型
习题
上机练习题
第3章线系统的能控和能观
3.1线连续系统的能控
3.1.1能控定义
3.1.2线定常连续系统的能控判据
3.1.3线时变连续系统的能控判据
3.2线连续系统的能观
3.2.1能观定义
3.2.2线定常连续系统的能观判据
3..线时变连续系统的能观判据
3.3线离散系统的能控和能观
3.3.1线离散系统能控定义
3.3.2线定常离散系统能控判据
3.3.3线离散系统能观定义
3.3.4线定常离散系统能观判据
3.4线系统能控和能观的对偶关系
3.4.1对偶系统
3.4.2对偶原理
3.5能控标准型和能观标准型
3.5.1单输入系统的能控标准型
3.5.2单输出系统的能观标准型
3.6线系统的结构分解
3.6.1按约当标准型分解
3.6.2按能控分解
3.6.3按能观分解
3.6.4按能控能观分解
3.7传递函数矩阵的实现问题
3.7.1实现问题的基本概念
3.7.2系统的标准型实现
3.7.3传递函数矩阵的实现
3.7.4传递函数矩阵与能控和能观的关系
3.8MATLAB在能控和能观分析中的应用
习题
上机练习题
第4章稳定理论与李雅普诺夫方法
4.1稳定基本概念
4.1.1外部稳定
4.1.2内部稳定
4.1.3外部稳定与内部稳定间的关系
4.2李雅普诺夫稳定的基本概念
4.2.1平衡状态
4.2.2范数
4..李雅普诺夫稳定的定义
4.3李雅普诺夫间接法
4.3.1线系统的稳定判据
4.3.2非线系统的稳定判据
4.4李雅普诺夫直接法
4.4.1李雅普诺夫直接法的基本思想
4.4.2二次型函数及其定号
4.4.3李雅普诺夫稳定定理
4.5李雅普诺夫直接法在线时不变系统中的应用
4.5.1连续系统的李雅普诺夫稳定分析
4.5.2离散系统的李雅普诺夫稳定分析
4.6李雅普诺夫直接法在线时变系统中的应用
4.6.1连续系统的李雅普诺夫稳定分析
4.6.2离散系统的李雅普诺夫稳定分析
4.7李雅普诺夫直接法在非线系统中的应用
4.7.1雅可比矩阵法
4.7.2变量梯度法
4.8MATLAB在系统稳定分析中的应用
习题
上机练习题
第5章线时不变系统的综合
5.1线时不变系统反馈控制的结构及特
5.1.1状态反馈
5.1.2输出反馈
5.1.3从输出到状态向量导数x·的反馈
5.1.4动态补偿器
5.1.5反馈控制对系统能控和能观的影响
5.2闭环极点配置
5.2.1采用状态反馈
5.2.2采用输出反馈
5..采用从输出到状态向量导数x·的反馈
5.3系统镇定问题
5.4系统解耦问题
5.4.1前馈补偿器解耦
5.4.2串联补偿器解耦
5.4.3状态反馈解耦
5.5状态观测器
5.5.1状态观测器定义
5.5.2状态观测器存在条件
5.5.3全维观测器设计
5.5.4降维状态观测器设计
5.6带状态观测器的状态反馈系统
5.6.1闭环控制系统的结构与状态空间表达式
5.6.2闭环控制系统的基本特
5.6.3带观测器的状态反馈系统与带补偿器的输出反馈系统的等价
5.7利用MATLAB实现系统的综合
5.7.1利用MATLAB进行闭环系统极点配置
5.7.2利用MATLAB设计全维状态观测器
5.7.3利用MATLAB设计降维状态观测器
5.7.4带状态观测器的系统极点配置
5.8工程应用举例
5.8.1稳态精度与跟踪问题
5.8.2车载倒立摆控制系统设计
5.8.3Truck-Trailer控制系统设计
习题
上机练习题
第6章现代控制理论专题
6.1很优控制
6.1.1很优控制概述
6.1.2泛函及其极值——变分法
6.1.3变分法在很优控制中的应用
6.1.4极小值原理及其应用
6.1.5线二次型很优控制问题
6.1.6MATLAB在很优控制中的应用
6.2状态估计与卡尔曼滤波
6.2.1状态估计与卡尔曼滤波概述
6.2.2二乘估计法
6..方差估计法
6.2.4线方差估计法
6.2.5卡尔曼滤波算法
6.2.6MATLAB在状态估计与卡尔曼滤波中的应用
6.3系统辨识
6.3.1系统辨识概述
6.3.2系统参数辨识
6.3.3模型阶次的辨识
6.3.4MATLAB在系统辨识中的应用
6.4自适应控制
6.4.1自适应控制概述
6.4.2模型参考自适应控制
6.4.3自校正控制器
6.4.4MATLAB在自适应控制中的应用
习题
上机练习题
参考文献

本书是按照高等校自动化专业教学指导委员会制定的《普通高等学校自动化专业指导规范》的要求，为高等学校自动化及其相关专业生、控制科学与工程学科编写的教材，也可供相关工程技术人员学习参考。
 全书共7章。“绪论”着重介绍了控制理论的产生及发展背景、现代控制理论的研究范围及分支、经典控制理论与现代控制理论的比较、控制系统设计的基本步骤和本书的结构体系。章详细阐述了线系统的状态空间描述、建立状态空间表达式的几种常用方法、状态空间模型的线变换，以及系统传递函数阵和非线系统局部线化后的状态空间表达式。第2章讨论了线连续系统和离散时间系统状态方程的求解方法，以及线连续时间系统的离散化。第3章着重讲述了线系统的能控和观其对偶关系、系统的能控标准型和能观标准型、线系统的结构分解和实现。第4章介绍了控制系统稳定的基本概念、李雅普诺夫稳定理论及其应用。第5章讲述了线反馈控制系统的基本结构及其特、闭环极点配置、系统镇定问题、解耦控制、状态观测器，以及利用状态观测器实现状态反馈的系统等。第6章介绍了状态估计与卡尔曼滤波、系统辨识和自适应控制的基本原理和方法。为了培养学生对控制系统的分析和设计能力，在~6章都安排了一节讲述利用MATLAB软件来进行线系统的理论分析、综合和应用。第5章还给出了两个工程应用举例，以提高学生的工程应用和实践能力。
本书是作者在总结十余年教学经验的基础上，参考已出版的同类很好教材编写而成的。本书由长安大学闫茂德教授、胡延苏老师和西北工业大学高昂老师共同编写。其中，闫茂德编写了绪论、第4章和第5章；高昂编写了第2章和第6章；胡延苏编写了章和第3章。全书由闫茂德整理定稿。
由于作者水平有限，书中难免有遗漏和不当之处，敬请广大读者批评指正。