现代控制理论(含1CD) - 中国高校教材图书网
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书名： |
现代控制理论(含1CD)
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| ISBN： | 978-7-5609-3950-6 |
责任编辑： | |
| 作者： |
赵明旺
相关图书
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装订： | 平装 |
| 印次： | 1-1 |
开本： | 16开 |
| 定价： |
￥36.80
折扣价：￥34.96
折扣：0.95
节省了1.84元
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字数： |
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| 出版社： |
华中科技大学出版社 |
页数： |
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| 出版日期： |
2007-02-01 |
每包册数： |
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| 国家规划教材： |
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省部级规划教材： |
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| 入选重点出版项目： |
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获奖信息： |
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| 内容简介： |
本书介绍现代控制理论的基础知识。全书共分7章。第1章介绍了控制理论的发展及现代控制理论的主要内容。第2章介绍了控制系统的状态、状态空间和状态空间模型等基本概念，以及如何建立状态空间模型。第3~5章分别讨论了控制系统状态空间模型的时域分析、能控能观结构性分析、稳定性分析。第6章介绍了基于状态空间分析的系统综合，包括状态反馈与极点配置、系统镇定、系统解耦、状态观测器等。第7章介绍了最优控制理论初步知识。
为使读者更好地理解现代控制理论的概念和方法，本书还专门讨论了基于Matlab计算软件的现代控制理论相关问题和方法的计算机仿真计算与设计的程序编制和应用。本书还附有编著者自行开发的Matlab程序和大量算例。
本书可作为自动化专业、电气工程及其自动化专业、测控技术与仪器专业及其相关专业的本科生及研究生教材，也可供从事控制理论与控制工程研究、设计和应用的科技工作者参考使用。
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| 作者简介： |
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| 章节目录： |
1现代控制理论概况(1)
1.1控制理论发展概述(1)
1.1.1经典控制理论(1)
1.1.2现代控制理论(3)
1.2现代控制理论的主要内容(4)
1.2.1线性系统理论(4)
1.2.2最优控制理论(4)
1.2.3随机系统理论和最优估计(5)
1.2.4系统辨识(5)
1.2.5自适应控制(5)
1.2.6非线性系统理论(6)
1.2.7鲁棒性分析与鲁棒控制(6)
1.2.8分布参数控制(7)
1.2.9离散事件控制(7)
1.2.10智能控制(8)
1.3Matlab软件概述(9)
1.3.1Matlab的发展历史(9)
1.3.2Matlab的主要功能与特点(9)
1.3.3控制系统Matlab计算及仿真(13)
1.4本书的主要内容(14)
本章小结(15)
2控制系统的状态空间模型(17)
2.1状态和状态空间模型(18)
2.1.1状态空间的基本概念(18)
2.1.2系统的状态空间模型(20)
2.1.3线性系统状态空间模型的模拟结构图(23)
2.2根据系统机理建立状态空间模型(24)
2.3根据系统的输入输出关系建立状态空间模型(28)
2.3.1由高阶常微分方程建立状态空间模型(28)
2.3.2由传递函数建立状态空间模型(32)
2.3.3MIMO线性系统(37)
2.3.4非线性系统(38)
现代控制理论目录2.4线性变换和约旦规范形(40)
2.4.1状态空间的线性变换(40)
2.4.2系统特征值的不变性与系统的不变量(42)
2.4.3对角线规范形的转换(46)
2.4.4约旦规范形的转换(49)
2.5传递函数阵(54)
2.5.1传递函数阵的定义(54)
2.5.2由状态空间模型求传递函数阵(54)
2.5.3组合系统的状态空间模型和传递函数阵(56)
2.6线性离散系统的状态空间描述(60)
2.6.1工程控制系统的计算机实现(60)
2.6.2线性离散系统的状态空间描述(62)
2.6.3离散系统的机理建模(63)
2.6.4由离散系统的输入/输出关系建立状态空间模型(64)
2.6.5由离散系统的状态空间模型求传递函数阵(65)
2.7Matlab问题(66)
2.7.1控制系统模型种类与转换(66)
2.7.2状态及状态空间模型变换(74)
2.7.3组合系统的模型计算(76)
本章小结(78)
习题(79)
3线性系统的时域分析(83)
3.1线性定常连续系统状态方程的解(83)
3.1.1齐次状态方程的解(84)
3.1.2线性定常连续系统的状态转移矩阵(86)
3.1.3非齐次状态方程的解(89)
3.1.4系统的脉冲响应(91)
3.2状态转移矩阵计算(91)
3.2.1级数求和法(92)
3.2.2约旦规范形法(92)
3.2.3塞尔维斯特内插法(94)
3.3线性时变连续系统状态方程的解(99)
3.3.1线性时变连续系统齐次状态方程的解(99)
3.3.2线性时变连续系统的状态转移矩阵(100)
3.3.3非齐次状态方程的解(103)
3.4线性连续系统状态空间模型的离散化(105)
3.4.1线性定常连续系统的离散化(106)
3.4.2线性时变连续系统的离散化(108)
3.5线性定常离散系统状态方程的解(109)
3.5.1线性定常离散系统状态方程的求解(109)
3.5.2线性时变离散系统状态方程的求解(113)
3.6Matlab问题(114)
3.6.1矩阵指数函数的计算(115)
3.6.2线性定常连续系统的状态空间模型求解(117)
3.6.3连续系统的离散化(124)
3.6.4线性定常离散系统的状态空间模型求解(125)
3.6.5线性定常系统的运动分析的符号计算和仿真平台(126)
本章小结(128)
习题(129)
4线性系统的能控性和能观性(131)
4.1线性连续系统的能控性(132)
4.1.1能控性的直观讨论(132)
4.1.2状态能控性的定义(133)
4.1.3线性定常连续系统的状态能控性判别(134)
4.1.4线性定常连续系统的输出能控性(140)
4.1.5线性时变连续系统的状态能控性(141)
4.2线性连续系统的能观性(144)
4.2.1能观性的直观讨论(144)
4.2.2状态能观性的定义(145)
4.2.3线性定常连续系统的状态能观性判别(146)
4.2.4线性时变连续系统的状态能观性(151)
4.3线性定常离散系统的能控性和能观性(153)
4.3.1线性定常离散系统的状态能控性与能达性(153)
4.3.2线性定常离散系统的状态能观性(156)
4.3.3离散化线性定常系统的状态能控性和能观性(158)
4.4对偶性原理(160)
4.5线性系统的结构分解和零极点相消(162)
4.5.1能控性分解(162)
4.5.2能观性分解(166)
4.5.3能控能观分解(168)
4.5.4系统传递函数中的零极点相消定理(171)
4.6能控规范形和能观规范形(173)
4.6.1能控规范形(173)
4.6.2能观规范形(176)
4.6.3MIMO系统的能控能观规范形(178)
4.7实现问题(182)
4.7.1基本概念(183)
4.7.2能控规范形实现和能观规范形实现(183)
4.7.3最小实现(187)
4.8Matlab问题(189)
4.8.1状态能控性与能观性判定(189)
4.8.2线性系统的能控能观分解(193)
4.8.3能控规范形和能观规范形(196)
4.8.4系统实现(198)
本章小结(202)
习题(202)
5李雅普诺夫稳定性分析(205)
5.1李雅普诺夫稳定性的定义(206)
5.1.1平衡态(206)
5.1.2李雅普诺夫意义下的稳定性(207)
5.1.3渐近稳定性(208)
5.1.4大范围渐近稳定性(209)
5.1.5不稳定性(209)
5.1.6平衡态稳定性与输入/输出稳定性的关系(209)
5.2李雅普诺夫稳定性的基本定理(210)
5.2.1李雅普诺夫第一法(210)
5.2.2李雅普诺夫第二法(211)
5.3线性系统的稳定性分析(219)
5.3.1线性定常连续系统的稳定性分析(219)
5.3.2线性时变连续系统的稳定性分析(222)
5.3.3线性离散系统的稳定性分析(223)
5.4非线性系统的李雅普诺夫稳定性分析(226)
5.4.1克拉索夫斯基法(226)
5.4.2变量梯度法(227)
5.4.3阿依捷尔曼法(230)
5.5Matlab问题(232)
5.5.1对称矩阵的定号性(正定性)的判定(232)
5.5.2线性定常连续系统的李雅普诺夫稳定性(235)
5.5.3线性定常离散系统的李雅普诺夫稳定性(236)
5.5.4线性定常系统的状态空间模型的结构性分析仿真平台(237)
本章小结(239)
习题(240)
6线性系统综合(243)
6.1状态反馈与输出反馈(245)
6.1.1状态反馈的描述式(245)
6.1.2输出反馈的描述式(246)
6.1.3闭环系统的状态能控性和能观性(246)
6.2反馈控制与极点配置(248)
6.2.1状态反馈极点配置定理(249)
6.2.2SISO系统状态反馈极点配置方法(251)
6.2.3MIMO系统状态反馈极点配置方法(252)
6.2.4输出反馈极点配置(258)
6.3系统镇定(260)
6.3.1状态反馈镇定(260)
6.3.2输出反馈镇定(263)
6.4系统解耦(264)
6.4.1补偿器解耦(265)
6.4.2状态反馈解耦(266)
6.5状态观测器(269)
6.5.1全维状态观测器及其设计方法(270)
6.5.2降维状态观测器(274)
6.6带状态观测器的闭环控制系统(278)
6.7Matlab问题(280)
6.7.1反馈控制系统的模型计算(280)
6.7.2状态反馈极点配置(282)
6.7.3系统镇定(285)
6.7.4系统解耦(286)
6.7.5状态观测器(286)
6.7.6线性定常系统的系统综合仿真平台(289)
本章小结(292)
习题(293)
7最优控制原理(295)
7.1最优控制概述(295)
7.1.1最优控制问题的提出(295)
7.1.2最优控制问题的描述(297)
7.1.3最优控制发展简史(299)
7.2变分法(300)
7.2.1多元函数的极值问题(300)
7.2.2泛函(303)
7.2.3欧拉方程(306)
7.2.4横截条件(309)
7.2.5欧拉方程和横截条件的向量形式(311)
7.3变分法在最优控制中的应用(312)
7.3.1具有等式约束条件下的变分问题(312)
7.3.2末态时刻tf固定、末态x(tf)无约束的最优控制问题(314)
7.3.3末态时刻tf和末态x(tf)固定的问题(317)
7.3.4末态时刻tf固定、末态x(tf)受约束的问题(318)
7.3.5末态时刻tf未定的问题(320)
7.4极大值原理(322)
7.4.1自由末端的极大值原理(323)
7.4.2极大值原理的证明(324)
7.4.3极大值原理的几种具体形式(331)
7.4.4约束条件的处理(334)
7.5线性二次型最优控制(337)
7.5.1时变状态调节器(340)
7.5.2定常状态调节器(346)
7.6动态规划与离散系统最优控制(348)
7.6.1最优性原理与离散系统的动态规划法(349)
7.6.2线性离散系统的二次型最优控制(357)
7.7Matlab问题(362)
7.7.1线性定常连续系统的二次型最优控制(362)
7.7.2线性定常离散系统的二次型最优控制(364)
本章小结(365)
习题(365)
附录(369)
附录A矩阵分析知识补充(369)
附录B名词与人名中外文索引表(377)
附录C符号表(381)
参考文献(383)
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| 精彩片段： |
本书是自动化专业、电气工程及其自动化专业、测控技术和仪器专业的教学计划中所列“现代控制理论”课程的对应教材。学习本课程的目的是使学生获得现代控制理论基础知识,掌握控制系统的状态空间分析方法，熟悉控制系统综合与最优控制方法，并为今后的学习深造和实际运用打下扎实的基础。全书覆盖线性系统理论和最优控制两个现代控制理论最基本的分支,内容包括线性系统的状态空间表示与运动分析、线性系统的能控性与能观性分析、控制系统的李雅普诺夫稳定性分析、系统综合以及最优控制。
现代控制理论涉及的数学概念与方法之多、之深、之新，与工程应用结合之紧密，在其他工科专业的知识体系中是不多见的。在教学中既要讲清现代数学与控制理论的基本概念和方法、建立控制理论的独特的思维方式，又要为控制理论与控制工程设计及应用架桥铺路，这给现代控制理论课程的教学带来极大困难与挑战。本书编著者多年从事控制理论系列课程的教学工作，潜心研究控制理论课程的教材内容和教学方法，积累了丰富的经验。在撰写过程中充分考虑了学习过程的教与学两个环节的特点，以增强教学过程的可操作性。
随着计算机技术与现代教育技术的发展，本书在如下两个方面作了新的探索。
1) 专长于科学计算与工程设计的Matlab语言的诞生与发展，为现代控制理论课程的教学提供了新的支撑平台，为教学注入了新的活力。本书充分利用Matlab的图形化工具直观性强和符号计算工具揭示系统规律深刻的特点，在Matlab平台上介绍控制系统仿真分析、设计问题的计算方法与软件开发。为不破坏控制理论知识的系统性和严整性，编著者将Matlab相关内容放在各章的最后一节，既与本章内容相呼应，又自成体系。
2) 以多媒体教学、网络教学为代表的现代教育技术的发展，为现代控制理论的教学带来了教学方法的革新。顺应这一革新，编著者精心开发了用于多媒体教学、网络教学的课件，并制作了随书配套发行的光盘。该课件是开放的，教学者可以直接使用，也可以在此基础上适当裁剪、加工，开发自己的课件。光盘中还包含所有为本书开发的Matlab程序、库函数以及图形化仿真软件平台，全书的习题参考答案，以及与控制理论相关的文献、资料。
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| 书 评： |
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| 其 它： |
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