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“现代控制理论基础”是本科自动化专业的一门重要的专业基础课。本书以自动控制系统为研究对象,系统地讲述线性系统理论,适当介绍线性二次型*优控制方法,是进一步学习研究现代控制理论的基础。
本书包含了现代控制理论基础的主要理论和方法,围绕系统建模、系统分析和系统设计,介绍系统的状态空间描述基本概念和求解、稳定性、能控性和能观性、极点配置和状态观测器,以及*优控制理论中*基本的线性二次型*优控制方法,对这些理论均作了**的阐述和严格的证明,着重阐述各种分析、设计算法及其应用。
每一章均编排有相当数量的习题,由浅人深地分档安排,并将它们分为练习题、深入题、实际题和MATLAB题;在内容叙述上深入浅出,注重对物理概念的叙述。
本书内容广泛,可作为自动化、电气工程及其自动化等专业本科及研究生的教材,也可供相关专业的科研、工程技术人员以及高等院校教师参考。
本书系普通高等教育“十一五”**级规划教材。

**章 线性系统的数学描述
1.1 引言
1.2 线性系统的输入输出描述
1.2.1 系统输入输出描述的一般表达式
1.2.2 线性系统的单位脉冲响应阵
1.2.3 线性定常系统的单位脉冲响应阵
1.2.4 线性定常系统的传递函数阵
1.3 线性系统的状态空间描述
1.3.1 状态变量、状态向量和状态空间
1.3.2 线性系统的状态空间描述
1.3.3 状态空间描述中的线性性质
1.3.4 非线性系统的线性化
1.3.5 由状态空间描述求传递函数阵
1.3.6 线性定常系统状态空间描述的模拟计算机仿真及方块图
1.3.7 线性系统的状态信号流图模型
1.3.8根据物理机理推导状态空间描述
1.3.9用MATLAB进行系统模型转换
1.3.10状态空间描述的小结
1.4 系统状态空间描述的等价变换
1.4.1 线性系统状态空间描述的等价变换
1.4.2 线性系统状态空间描述的等价变换的性质
1.4.3 对角线标准型和约当标准型状态空间描述
1.5 线性定常组合系统的状态空间描述
1.5.1 并联连接的组合系统
1.5.2 串联连接的组合系统
1.5.3 反馈连接的组合系统
1.5.4 MATLAB在组合系统计算中的应用
小结
习题
第二章 线性系统的状态响应和输出响应
2.1 线性系统响应的特点
2.1.1 问题的提出
2.1.2 线性系统状态响应的特点
2.2 线性定常系统的状态响应
2.2.1 线性定常系统状态方程的解
2.2.2 线性定常系统的状态转移矩阵
2.2.3 线性定常系统状态响应举例
2.3 线性定常系统的输出响应
2.4 用MATLAB求线性定常系统的响应
*2.5 线性时变系统的响应
2.5.1 线性时变系统的状态转移矩阵
2.5.2 线性时变系统状态转移矩阵Φ(t,t0)的性质
2.5.3 线性时变系统的状态响应和输出响应
2.5.4 线性时变系统的单位脉冲响应
2.6 线性离散系统的响应
2.6.1 线性连续时变系统时间离散化的状态空间描述
2.6.2 线性连续定常系统时间离散化的状态空间描述
2.6.3 线性时变离散系统的响应
2.6.4 线性定常离散系统的响应
2.6.5 MATLAB在线性离散系统中的应用
小结
习题
第三章 系统的稳定性
3.1 线性系统的外部稳定性
3.1.1 单变量线性系统的BIBO稳定性
3.1.2 多变量线性系统的BIBO稳定性
3.2 系统的内部稳定性
3.2.1 系统内部稳定性的基本概念
3.2.2 线性定常连续系统稳定性特征值判据
3.2.3 线性定常离散系统的稳定性特征值判据
3.2.4 用MATLAB求系统特征值
3.3 李雅普诺夫判定稳定性方法
3.3.1 李雅普诺夫第二法
3.3.2 预备知识
3.3.3 李雅普诺夫稳定性判据
3.3.4 线性定常系统的李雅普诺夫方程稳定性判据
3.3.5 线性定常离散系统的李雅普诺夫方程稳定性判据
3.3.6 用MATLAB求解李雅普诺夫方程
3.3.7 李雅普诺夫函数的规则化构造方法
3.3.8非线性系统稳定性的间接判定法
小结
习题
第四章 线性系统的能控性和能观性
4.1 线性定常系统的能控性
4.1.1 能控性定义
4.1.2 线性定常系统的能控性判据
4.2 线性定常系统的能观性
4.2.1 能观性定义
4.2.2 线性定常系统的能观性判据
*4.3 线性时变系统的能控性和能观性
4.3.1 线性时变系统的能控性
4.3.2 线性时变系统的能观性
4.4 离散时间系统的能控性和能观性
4.4.1 离散系统的能控性
4.4.2 离散系统的能观性
4.4.3 对原点的能控性和能达性
4.4.4 离散化系统保持能控性和能观性的条件
4.5 线性系统的对偶性
4.5.1 线性定常系统的对偶性
4.5.2 对偶原理
*4.5.3 时变系统的对偶性
4.6 能控标准型和能观标准型
4.6.1 单输入单输出系统的标准型
*4.6.2 多输入多输出系统的标准型
4.7 线性系统的结构分解
4.7.1 按能控性的系统结构分解
4.7.2 按能观性的系统结构分解
4.7.3 按能控性和能观性的系统结构分解
小结-
习题
第五章 *小实现
5.1 引言
5.2 实现和*小实现
5.2.1 G(s)可实现为正常系统的条件
5.2.2 *小实现的定义与性质
5.3 线性定常系统的*小实现
5.3.1 单变量系统传递函数的*小实现
5.3.2 向量传递函数(向量正则有理函数)的实现
5.3.3 用MATLAB求系统的*小实现
小结
习题
第六章 状态反馈和状态观测器
6.1 引言
6.2 反馈系统的状态空间描述
6.2.1 状态反馈系统的状态空间描述
6.2.2 输出反馈系统的状态空间描述
6.3 状态反馈系统的能控性和能观性
6.4 状态反馈极点配置
6.4.1 状态反馈极点配置定理
6.4.2 单输入系统的极点配置算法
6.4.3 多输入系统的极点配置算法
6.4.4 系统的镇定
*6.5 状态反馈在系统综合中的其他应用
6.5.1 系统解耦问题
6.5.2 渐近跟踪与干扰**问题
6.6 线性离散系统的状态反馈
6.6.1 线性离散状态反馈系统的状态空间描述
6.6.2 线性离散系统状态反馈极点配置
6.7 状态观测器
6.7.1 状态重构(估计)
6.7.2 全维状态观测器
6.7.3 状态观测器A-LC的特征值可以任意配置的条件
6.7.4 基于求解西尔维斯特方程的状态观测器设计算法
6.7.5 用能观标准型的设计算法
6.7.6 降维状态观测器
6.8 带状态观测器的状态反馈系统
6.8.1 带状态观测器状态反馈系统的状态空间描述
6.8.2 分离性原理
6.8.3 状态观测器期望特征值的配置原则
6.9线性系统的能检性及其观测器设计
6.9.1 系统为能检测的条件
6.9.2 能检测系统状态观测器的设计算法
6.10输出反馈控制及*优逼近法在系统综合中的应用
6.10.1 输出反馈控制系统的能控性和能观性
6.10.2 输出反馈的极点配置问题
6.10.3 输出反馈控制系统特征值配置的*优逼近法
6.10.4 优化设计法在鲁棒控制器设计中的应用
6.11 线性二次型*优控制问题
6.11.1 线性二次型*优控制问题
6.11.2 有限时间线性连续系统状态调节器
6.11.3 无限时间线性定常系统状态调节器
小结
习题
参考文献