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現代控制理論(第2版)
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內容簡介
現代控制理論是建立在狀態空間法基礎上的一種控制理論與方法,是自動控制理論的一個重要組成部分。本書反映現代控制理論的發展和趨勢,以加強基礎、突出思維和培養能力為原則,詳細介紹了基于狀態空間模型的線性系統分析和綜合方法,包括控制系統的狀態空間描述、線性系統的運動分析、線性系統的能控性與能觀性、穩定性理論與李雅普諾夫方法、線性時不變系統的綜合和控制方法。在此基礎上,還給出了MATLAB仿真算例和工程應用案例,便于讀者用MATLAB軟件解決控制系統的分析和設計問題。本書可作為高等學校自動化專業本科生教材,也可作為其他相關專業本科生或控制科學與工程學科研究生及相關領域工程技術人員的參考書。
- 內容簡介 更新時間:2023-10-27 19:11:00
- 參考文獻
- 習題
- 6.7 本章要點
- 6.6 MATLAB在最優控制中的應用
- 6.5.3 輸出跟蹤器
- 6.5.2 輸出調節器
- 6.5.1 狀態調節器
- 6.5 線性二次型的最優控制
- 6.4.2 離散系統的極小值原理
- 6.4.1 連續系統的極小值原理
- 6.4 極小值原理及其應用
- 6.3.2 可變終端狀態的最優控制問題
- 6.3.1 固定終端狀態的最優控制問題
- 6.3 變分法在最優控制中的應用
- 6.2.3 可變端點的變分問題
- 6.2.2 固定端點的變分問題
- 6.2.1 泛函和變分
- 6.2 泛函及其極值——變分法
- 6.1.3 最優控制的提法
- 6.1.2 最優控制的應用類型
- 6.1.1 最優控制問題
- 6.1 最優控制概述
- 第6章 最優控制
- 習題
- 5.9 本章要點
- 5.8.3 Truck-Trailer控制系統設計
- 5.8.2 車載倒立擺控制系統設計實例
- 5.8.1 現代控制理論的應用問題解析
- 5.8 現代控制理論的應用舉例
- 5.7.4 帶狀態觀測器的系統極點配置
- 5.7.3 利用MATLAB設計降維狀態觀測器
- 5.7.2 利用MATLAB設計全維狀態觀測器
- 5.7.1 利用MATLAB實現極點配置
- 5.7 MATLAB在線性時不變系統綜合中的應用
- 5.6.3 帶觀測器的狀態反饋系統與帶補償器的輸出反饋系統的等價性
- 5.6.2 閉環控制系統的基本特性
- 5.6.1 閉環控制系統的結構與狀態空間表達式
- 5.6 帶狀態觀測器的狀態反饋系統
- 5.5.4 降維觀測器設計
- 5.5.3 全維觀測器設計
- 5.5.2 狀態觀測器存在條件
- 5.5.1 狀態觀測器定義
- 5.5 狀態觀測器
- 5.4.2 具有干擾抑制的漸進跟蹤控制
- 5.4.1 具有輸入變換的跟蹤控制
- 5.4 漸進跟蹤與干擾抑制問題
- 5.3 系統鎮定問題
- 5.2.3 采用從輸出到狀態向量導數的反饋
- 5.2.2 采用輸出反饋
- 5.2.1 采用狀態反饋
- 5.2 閉環極點配置
- 5.1.5 反饋控制對系統能控性和能觀性的影響
- 5.1.4 動態補償器
- 5.1.3 從輸出到狀態向量導數的反饋
- 5.1.2 輸出反饋
- 5.1.1 狀態反饋
- 5.1 線性時不變系統反饋控制的結構及特性
- 第5章 線性時不變系統的綜合
- 習題
- 4.9 本章要點
- 4.8 MATLAB在系統穩定性分析中的應用
- 4.7.2 變量梯度法
- 4.7.1 雅可比(Jacobian)矩陣法
- 4.7 李雅普諾夫直接法在非線性系統中的應用
- 4.6.2 離散系統的李雅普諾夫穩定性分析
- 4.6.1 連續系統的李雅普諾夫穩定性分析
- 4.6 李雅普諾夫直接法在線性時變系統中的應用
- 4.5.2 離散系統的李雅普諾夫穩定性分析
- 4.5.1 連續系統的李雅普諾夫穩定性分析
- 4.5 李雅普諾夫直接法在線性時不變系統中的應用
- 4.4.3 李雅普諾夫穩定性定理
- 4.4.2 二次型函數及其定號性
- 4.4.1 李雅普諾夫直接法的基本思想
- 4.4 李雅普諾夫直接法
- 4.3.2 非線性系統的穩定判據
- 4.3.1 線性系統的穩定判據
- 4.3 李雅普諾夫間接法
- 4.2.3 李雅普諾夫穩定性的定義
- 4.2.2 范數
- 4.2.1 平衡狀態
- 4.2 李雅普諾夫穩定性的基本概念
- 4.1.3 外部穩定性與內部穩定性的關系
- 4.1.2 內部穩定性
- 4.1.1 外部穩定性
- 4.1 穩定性基本概念
- 第4章 穩定性理論與李雅普諾夫方法
- 習題
- 3.10 本章要點
- 3.9 MATLAB在系統能控性和能觀性分析中的應用
- 3.8 傳遞函數矩陣與能控性和能觀性的關系
- 3.7.3 傳遞函數矩陣的最小實現
- 3.7.2 系統的規范型實現
- 3.7.1 實現問題的基本概念
- 3.7 傳遞函數矩陣的實現問題
- 3.6.4 按能控能觀性分解
- 3.6.3 按能觀性分解
- 3.6.2 按能控性分解
- 3.6.1 按約當規范型分解
- 3.6 線性系統的結構分解
- 3.5.2 單輸出系統的能觀規范型
- 3.5.1 單輸入系統的能控規范型
- 3.5 能控規范型與能觀規范型
- 3.4.2 對偶原理
- 3.4.1 對偶系統
- 3.4 線性系統能控性和能觀性的對偶關系
- 3.3.4 線性定常離散系統能觀性判據
- 3.3.3 線性離散系統能觀性定義
- 3.3.2 線性定常離散系統能控性判據
- 3.3.1 線性離散系統能控性定義
- 3.3 線性離散系統的能控性和能觀性
- 3.2.3 線性時變連續系統的能觀性判據
- 3.2.2 線性定常連續系統的能觀性判據
- 3.2.1 線性連續系統能觀性定義
- 3.2 線性連續系統的能觀性
- 3.1.3 線性時變連續系統的能控性判據
- 3.1.2 線性定常連續系統的能控性判據
- 3.1.1 線性連續系統能控性定義
- 3.1 線性連續系統的能控性
- 第3章 線性系統的能控性與能觀性
- 習題
- 2.6 本章要點
- 2.5.3 MATLAB變換連續狀態空間模型為離散狀態空間模型
- 2.5.2 MATLAB求解定常系統的時間響應
- 2.5.1 MATLAB求解線性定常系統的狀態轉移矩陣
- 2.5 MATLAB在線性系統動態分析中的應用
- 2.4.3 近似離散化
- 2.4.2 線性時變連續系統的離散化
- 2.4.1 線性定常連續系統的離散化
- 2.4 線性連續系統的離散化
- 2.3.2 Z變換法
- 2.3.1 迭代法
- 2.3 線性離散系統狀態方程的解
- 2.2.4 非齊次狀態方程的解
- 2.2.3 狀態轉移矩陣的計算方法
- 2.2.2 狀態轉移矩陣的運算性質
- 2.2.1 齊次狀態方程的解
- 2.2 線性時變系統狀態方程的解
- 2.1.4 非齊次狀態方程的解
- 2.1.3 狀態轉移矩陣的計算方法
- 2.1.2 狀態轉移矩陣的運算性質
- 2.1.1 齊次狀態方程的解
- 2.1 線性定常系統狀態方程的解
- 第2章 線性系統的運動分析
- 習題
- 1.9 本章要點
- 1.8.3 線性系統的線性變換
- 1.8.2 傳遞函數模型與狀態空間模型的相互轉換
- 1.8.1 線性系統的數學模型
- 1.8 MATLAB在系統數學模型中的應用
- 1.7 非線性系統近似(局部)線性化后的狀態空間表達式
- 1.6.3 由離散系統狀態空間表達式求脈沖傳遞函數矩陣
- 1.6.2 由差分方程建立狀態空間表達式
- 1.6.1 離散系統的狀態空間表達式
- 1.6 離散系統的狀態空間描述
- 1.5.4 傳遞函數的并聯型實現
- 1.5.3 通過線性變換將狀態空間表達式化為規范型
- 1.5.2 系統特征值與特征向量
- 1.5.1 線性變換
- 1.5 線性系統的數學模型變換
- 1.4.2 組合系統的傳遞函數矩陣
- 1.4.1 由狀態空間表達式求傳遞函數矩陣
- 1.4 線性系統的傳遞函數矩陣
- 1.3.3 由傳遞函數或微分方程建立狀態空間表達式
- 1.3.2 由機理法建立狀態空間表達式
- 1.3.1 由系統框圖建立狀態空間表達式
- 1.3 控制系統狀態空間表達式的建立
- 1.2.4 狀態空間表達式的模擬結構圖
- 1.2.3 狀態空間表達式的向量結構圖
- 1.2.2 狀態空間表達式的一般形式
- 1.2.1 狀態空間表達式
- 1.2 控制系統的狀態空間表達式
- 1.1.3 系統狀態描述的基本概念
- 1.1.2 系統數學描述的基本概念
- 1.1.1 系統的基本概念
- 1.1 狀態空間的基本概念
- 第1章 控制系統的狀態空間描述
- 0.6 本書的內容和特點
- 0.5 MATLAB仿真平臺
- 0.4 設計一個控制系統的基本步驟
- 0.3 經典控制理論與現代控制理論的研究與比較
- 0.2 現代控制理論的研究范圍及其分支
- 0.1 控制理論的發展回顧
- 緒論
- 第1版前言
- 第2版前言
- 版權信息
- 封面
- 封面
- 版權信息
- 第2版前言
- 第1版前言
- 緒論
- 0.1 控制理論的發展回顧
- 0.2 現代控制理論的研究范圍及其分支
- 0.3 經典控制理論與現代控制理論的研究與比較
- 0.4 設計一個控制系統的基本步驟
- 0.5 MATLAB仿真平臺
- 0.6 本書的內容和特點
- 第1章 控制系統的狀態空間描述
- 1.1 狀態空間的基本概念
- 1.1.1 系統的基本概念
- 1.1.2 系統數學描述的基本概念
- 1.1.3 系統狀態描述的基本概念
- 1.2 控制系統的狀態空間表達式
- 1.2.1 狀態空間表達式
- 1.2.2 狀態空間表達式的一般形式
- 1.2.3 狀態空間表達式的向量結構圖
- 1.2.4 狀態空間表達式的模擬結構圖
- 1.3 控制系統狀態空間表達式的建立
- 1.3.1 由系統框圖建立狀態空間表達式
- 1.3.2 由機理法建立狀態空間表達式
- 1.3.3 由傳遞函數或微分方程建立狀態空間表達式
- 1.4 線性系統的傳遞函數矩陣
- 1.4.1 由狀態空間表達式求傳遞函數矩陣
- 1.4.2 組合系統的傳遞函數矩陣
- 1.5 線性系統的數學模型變換
- 1.5.1 線性變換
- 1.5.2 系統特征值與特征向量
- 1.5.3 通過線性變換將狀態空間表達式化為規范型
- 1.5.4 傳遞函數的并聯型實現
- 1.6 離散系統的狀態空間描述
- 1.6.1 離散系統的狀態空間表達式
- 1.6.2 由差分方程建立狀態空間表達式
- 1.6.3 由離散系統狀態空間表達式求脈沖傳遞函數矩陣
- 1.7 非線性系統近似(局部)線性化后的狀態空間表達式
- 1.8 MATLAB在系統數學模型中的應用
- 1.8.1 線性系統的數學模型
- 1.8.2 傳遞函數模型與狀態空間模型的相互轉換
- 1.8.3 線性系統的線性變換
- 1.9 本章要點
- 習題
- 第2章 線性系統的運動分析
- 2.1 線性定常系統狀態方程的解
- 2.1.1 齊次狀態方程的解
- 2.1.2 狀態轉移矩陣的運算性質
- 2.1.3 狀態轉移矩陣的計算方法
- 2.1.4 非齊次狀態方程的解
- 2.2 線性時變系統狀態方程的解
- 2.2.1 齊次狀態方程的解
- 2.2.2 狀態轉移矩陣的運算性質
- 2.2.3 狀態轉移矩陣的計算方法
- 2.2.4 非齊次狀態方程的解
- 2.3 線性離散系統狀態方程的解
- 2.3.1 迭代法
- 2.3.2 Z變換法
- 2.4 線性連續系統的離散化
- 2.4.1 線性定常連續系統的離散化
- 2.4.2 線性時變連續系統的離散化
- 2.4.3 近似離散化
- 2.5 MATLAB在線性系統動態分析中的應用
- 2.5.1 MATLAB求解線性定常系統的狀態轉移矩陣
- 2.5.2 MATLAB求解定常系統的時間響應
- 2.5.3 MATLAB變換連續狀態空間模型為離散狀態空間模型
- 2.6 本章要點
- 習題
- 第3章 線性系統的能控性與能觀性
- 3.1 線性連續系統的能控性
- 3.1.1 線性連續系統能控性定義
- 3.1.2 線性定常連續系統的能控性判據
- 3.1.3 線性時變連續系統的能控性判據
- 3.2 線性連續系統的能觀性
- 3.2.1 線性連續系統能觀性定義
- 3.2.2 線性定常連續系統的能觀性判據
- 3.2.3 線性時變連續系統的能觀性判據
- 3.3 線性離散系統的能控性和能觀性
- 3.3.1 線性離散系統能控性定義
- 3.3.2 線性定常離散系統能控性判據
- 3.3.3 線性離散系統能觀性定義
- 3.3.4 線性定常離散系統能觀性判據
- 3.4 線性系統能控性和能觀性的對偶關系
- 3.4.1 對偶系統
- 3.4.2 對偶原理
- 3.5 能控規范型與能觀規范型
- 3.5.1 單輸入系統的能控規范型
- 3.5.2 單輸出系統的能觀規范型
- 3.6 線性系統的結構分解
- 3.6.1 按約當規范型分解
- 3.6.2 按能控性分解
- 3.6.3 按能觀性分解
- 3.6.4 按能控能觀性分解
- 3.7 傳遞函數矩陣的實現問題
- 3.7.1 實現問題的基本概念
- 3.7.2 系統的規范型實現
- 3.7.3 傳遞函數矩陣的最小實現
- 3.8 傳遞函數矩陣與能控性和能觀性的關系
- 3.9 MATLAB在系統能控性和能觀性分析中的應用
- 3.10 本章要點
- 習題
- 第4章 穩定性理論與李雅普諾夫方法
- 4.1 穩定性基本概念
- 4.1.1 外部穩定性
- 4.1.2 內部穩定性
- 4.1.3 外部穩定性與內部穩定性的關系
- 4.2 李雅普諾夫穩定性的基本概念
- 4.2.1 平衡狀態
- 4.2.2 范數
- 4.2.3 李雅普諾夫穩定性的定義
- 4.3 李雅普諾夫間接法
- 4.3.1 線性系統的穩定判據
- 4.3.2 非線性系統的穩定判據
- 4.4 李雅普諾夫直接法
- 4.4.1 李雅普諾夫直接法的基本思想
- 4.4.2 二次型函數及其定號性
- 4.4.3 李雅普諾夫穩定性定理
- 4.5 李雅普諾夫直接法在線性時不變系統中的應用
- 4.5.1 連續系統的李雅普諾夫穩定性分析
- 4.5.2 離散系統的李雅普諾夫穩定性分析
- 4.6 李雅普諾夫直接法在線性時變系統中的應用
- 4.6.1 連續系統的李雅普諾夫穩定性分析
- 4.6.2 離散系統的李雅普諾夫穩定性分析
- 4.7 李雅普諾夫直接法在非線性系統中的應用
- 4.7.1 雅可比(Jacobian)矩陣法
- 4.7.2 變量梯度法
- 4.8 MATLAB在系統穩定性分析中的應用
- 4.9 本章要點
- 習題
- 第5章 線性時不變系統的綜合
- 5.1 線性時不變系統反饋控制的結構及特性
- 5.1.1 狀態反饋
- 5.1.2 輸出反饋
- 5.1.3 從輸出到狀態向量導數的反饋
- 5.1.4 動態補償器
- 5.1.5 反饋控制對系統能控性和能觀性的影響
- 5.2 閉環極點配置
- 5.2.1 采用狀態反饋
- 5.2.2 采用輸出反饋
- 5.2.3 采用從輸出到狀態向量導數的反饋
- 5.3 系統鎮定問題
- 5.4 漸進跟蹤與干擾抑制問題
- 5.4.1 具有輸入變換的跟蹤控制
- 5.4.2 具有干擾抑制的漸進跟蹤控制
- 5.5 狀態觀測器
- 5.5.1 狀態觀測器定義
- 5.5.2 狀態觀測器存在條件
- 5.5.3 全維觀測器設計
- 5.5.4 降維觀測器設計
- 5.6 帶狀態觀測器的狀態反饋系統
- 5.6.1 閉環控制系統的結構與狀態空間表達式
- 5.6.2 閉環控制系統的基本特性
- 5.6.3 帶觀測器的狀態反饋系統與帶補償器的輸出反饋系統的等價性
- 5.7 MATLAB在線性時不變系統綜合中的應用
- 5.7.1 利用MATLAB實現極點配置
- 5.7.2 利用MATLAB設計全維狀態觀測器
- 5.7.3 利用MATLAB設計降維狀態觀測器
- 5.7.4 帶狀態觀測器的系統極點配置
- 5.8 現代控制理論的應用舉例
- 5.8.1 現代控制理論的應用問題解析
- 5.8.2 車載倒立擺控制系統設計實例
- 5.8.3 Truck-Trailer控制系統設計
- 5.9 本章要點
- 習題
- 第6章 最優控制
- 6.1 最優控制概述
- 6.1.1 最優控制問題
- 6.1.2 最優控制的應用類型
- 6.1.3 最優控制的提法
- 6.2 泛函及其極值——變分法
- 6.2.1 泛函和變分
- 6.2.2 固定端點的變分問題
- 6.2.3 可變端點的變分問題
- 6.3 變分法在最優控制中的應用
- 6.3.1 固定終端狀態的最優控制問題
- 6.3.2 可變終端狀態的最優控制問題
- 6.4 極小值原理及其應用
- 6.4.1 連續系統的極小值原理
- 6.4.2 離散系統的極小值原理
- 6.5 線性二次型的最優控制
- 6.5.1 狀態調節器
- 6.5.2 輸出調節器
- 6.5.3 輸出跟蹤器
- 6.6 MATLAB在最優控制中的應用
- 6.7 本章要點
- 習題
- 參考文獻
- 內容簡介 更新時間:2023-10-27 19:11:00