現代控制理論

本書介紹現代控制理論的基礎知識。全書共分7章。第1章介紹了控制理論的發展及現代控制理論的主要內容。第2章介紹了控制系統的狀態、狀態空間和狀態空間模型等基本概念，以及如何建立狀態空間模型。第3～5章分別討論了控制系統狀態空間模型的時域分析、能控能觀結構性分析、穩定性分析。第6章介紹了基於狀態空間分析的系統綜合，包括狀態反饋與極點配置、系統鎮定、系統解耦、狀態觀測器等。第7章介紹了*控制理論初步知識。

為使讀者更好地理解現代控制理論的概念和方法，本書還專門討論了基於Matlab計算軟件的現代控制理論相關問題和方法的計算機仿真計算與設計的程序編制和應用。本書還附有編著者自行開發的Matlab程序和大量算例。

本書可作為自動化專業、電氣工程及其自動化專業、測控技術與儀器專業及其相關專業的本科生及研究生教材，也可供從事控制理論與控制工程研究、設計和應用的科技工作者參考使用。

1　 現代控制理論概況

1.1　控制理論發展概述

1.1.1　經典控制理論

1.1.2　現代控制理論

1.2　現代控制理論的主要內容

1.2.1　線性系統理論　　

1.2.2　最優控制理論

1.2.3　隨機系統理論和最優估計

1.2.4　系統辨識　

1.2.5　自適應控制

1.2.6　非線性系統理論

1.2.7　魯棒性分析與魯棒控制　

1.2.8　分佈參數控制　

1.2.9　離散事件控制　

1.2.10　智能控制　

1.3　Matlab軟件概述　

1.3.1　Matlab的發展歷史

1.3.2　Matlab的主要功能與特點

1.3.3　控制系統Matlab計算及仿真

1.4　本書的主要內容

本章小結

2 　控制系統的狀態空間模型

2.1　狀態和狀態空間模型

2.1.1　狀態空間的基本概念

2.1.2　系統的狀態空間模型　

2.1.3　線性系統狀態空間模型的模擬結構圖

2.2　根據系統機理建立狀態空間模型

2.3　根據系統的輸入輸出關係建立狀態空間模型　

2.3.1　由高階常微分方程建立狀態空間模型　

2.3.2　由傳遞函數建立狀態空間模型

2.3.3　MIMO線性系統

2.3.4　非線性系統

2.4　線性變換和約旦規範形　

2.4.1　狀態空間的線性變換

2.4.2　系統特徵值的不變性與系統的不變量

2.4.3　對角線規範形的轉換

2.4.4　約旦規範形的轉換

2.5　傳遞函數陣

2.5.1　傳遞函數陣的定義

2.5.2　由狀態空間模型求傳遞函數陣

2.5.3　組合系統的狀態空間模型的和傳遞函數陣

2.6　線性離散系統的狀態空間描述

2.6.1　工程控制系統的計算機實現

2.6.2　線性離散系統的狀態空間描述

2.6.3　離散系統的機理建模

2.6.4　離散系統的輸入/輸出關係建立狀態空間模型　

2.6.5　由離散系統的狀態空間模型求傳遞函陣

2.7　Matlab問題

2.7.1　控制系統模型種類與轉換

2.7.2　狀態及狀態空間模型變轉

2.7.3　組合系統的模型計算

本章小結

習題

3　 線性系統的時域分析

3.1　線性定常連續系統狀態方程的解

3.1.1　齊次狀態方程的解

3.1.2　線性定常連續系統的狀態轉移矩陣

3.1.3　非齊次狀態方程的解

3.1.4　系統的脈衝響應

3.2　狀態轉移矩陣計算

3.2.1　級數求和法

3.2.2　約旦規範形法

3.2.3　塞爾維斯特內插法

……

4 　線性系統的能控性和能觀性

5 　李雅普諾夫穩定性分析

6 　線性系統綜合

7 　最優控制原理

附錄

參考文獻