自然科学总论 类型
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181千字 字数
2023-01-01 发行日期
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主编推荐语

现代控制理论的基础与应用，MATLAB仿真算例及工程案例。

内容简介

现代控制理论是建立在状态空间法基础上的一种控制理论与方法，是自动控制理论的一个重要组成部分。本书反映现代控制理论的发展和趋势，以加强基础、突出思维和培养能力为原则，详细介绍了基于状态空间模型的线性系统分析和综合方法，包括控制系统的状态空间描述、线性系统的运动分析、线性系统的能控性与能观性、稳定性理论与李雅普诺夫方法、线性时不变系统的综合和控制方法。在此基础上，还给出了MATLAB仿真算例和工程应用案例，便于读者用MATLAB软件解决控制系统的分析和设计问题。本书可作为高等学校自动化专业本科生教材，也可作为其他相关专业本科生或控制科学与工程学科研究生及相关领域工程技术人员的参考书。

目录

  • 版权信息
  • 第2版前言
  • 第1版前言
  • 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其分支
  • 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
  • 0.5 MATLAB仿真平台
  • 0.6 本书的内容和特点
  • 第1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
  • 1.2.3 状态空间表达式的向量结构图
  • 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 线性系统的传递函数矩阵
  • 1.4.1 由状态空间表达式求传递函数矩阵
  • 1.4.2 组合系统的传递函数矩阵
  • 1.5 线性系统的数学模型变换
  • 1.5.1 线性变换
  • 1.5.2 系统特征值与特征向量
  • 1.5.3 通过线性变换将状态空间表达式化为规范型
  • 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 由离散系统状态空间表达式求脉冲传递函数矩阵
  • 1.7 非线性系统近似（局部）线性化后的状态空间表达式
  • 1.8 MATLAB在系统数学模型中的应用
  • 1.8.1 线性系统的数学模型
  • 1.8.2 传递函数模型与状态空间模型的相互转换
  • 1.8.3 线性系统的线性变换
  • 1.9 本章要点
  • 习题
  • 第2章线性系统的运动分析
  • 2.1 线性定常系统状态方程的解
  • 2.1.1 齐次状态方程的解
  • 2.1.2 状态转移矩阵的运算性质
  • 2.1.3 状态转移矩阵的计算方法
  • 2.1.4 非齐次状态方程的解
  • 2.2 线性时变系统状态方程的解
  • 2.2.1 齐次状态方程的解
  • 2.2.2 状态转移矩阵的运算性质
  • 2.2.3 状态转移矩阵的计算方法
  • 2.2.4 非齐次状态方程的解
  • 2.3 线性离散系统状态方程的解
  • 2.3.1 迭代法
  • 2.3.2 Z变换法
  • 2.4 线性连续系统的离散化
  • 2.4.1 线性定常连续系统的离散化
  • 2.4.2 线性时变连续系统的离散化
  • 2.4.3 近似离散化
  • 2.5 MATLAB在线性系统动态分析中的应用
  • 2.5.1 MATLAB求解线性定常系统的状态转移矩阵
  • 2.5.2 MATLAB求解定常系统的时间响应
  • 2.5.3 MATLAB变换连续状态空间模型为离散状态空间模型
  • 2.6 本章要点
  • 习题
  • 第3章线性系统的能控性与能观性
  • 3.1 线性连续系统的能控性
  • 3.1.1 线性连续系统能控性定义
  • 3.1.2 线性定常连续系统的能控性判据
  • 3.1.3 线性时变连续系统的能控性判据
  • 3.2 线性连续系统的能观性
  • 3.2.1 线性连续系统能观性定义
  • 3.2.2 线性定常连续系统的能观性判据
  • 3.2.3 线性时变连续系统的能观性判据
  • 3.3 线性离散系统的能控性和能观性
  • 3.3.1 线性离散系统能控性定义
  • 3.3.2 线性定常离散系统能控性判据
  • 3.3.3 线性离散系统能观性定义
  • 3.3.4 线性定常离散系统能观性判据
  • 3.4 线性系统能控性和能观性的对偶关系
  • 3.4.1 对偶系统
  • 3.4.2 对偶原理
  • 3.5 能控规范型与能观规范型
  • 3.5.1 单输入系统的能控规范型
  • 3.5.2 单输出系统的能观规范型
  • 3.6 线性系统的结构分解
  • 3.6.1 按约当规范型分解
  • 3.6.2 按能控性分解
  • 3.6.3 按能观性分解
  • 3.6.4 按能控能观性分解
  • 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 系统的规范型实现
  • 3.7.3 传递函数矩阵的最小实现
  • 3.8 传递函数矩阵与能控性和能观性的关系
  • 3.9 MATLAB在系统能控性和能观性分析中的应用
  • 3.10 本章要点
  • 习题
  • 第4章稳定性理论与李雅普诺夫方法
  • 4.1 稳定性基本概念
  • 4.1.1 外部稳定性
  • 4.1.2 内部稳定性
  • 4.1.3 外部稳定性与内部稳定性的关系
  • 4.2 李雅普诺夫稳定性的基本概念
  • 4.2.1 平衡状态
  • 4.2.2 范数
  • 4.2.3 李雅普诺夫稳定性的定义
  • 4.3 李雅普诺夫间接法
  • 4.3.1 线性系统的稳定判据
  • 4.3.2 非线性系统的稳定判据
  • 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性
  • 4.4.3 李雅普诺夫稳定性定理
  • 4.5 李雅普诺夫直接法在线性时不变系统中的应用
  • 4.5.1 连续系统的李雅普诺夫稳定性分析
  • 4.5.2 离散系统的李雅普诺夫稳定性分析
  • 4.6 李雅普诺夫直接法在线性时变系统中的应用
  • 4.6.1 连续系统的李雅普诺夫稳定性分析
  • 4.6.2 离散系统的李雅普诺夫稳定性分析
  • 4.7 李雅普诺夫直接法在非线性系统中的应用
  • 4.7.1 雅可比（Jacobian）矩阵法
  • 4.7.2 变量梯度法
  • 4.8 MATLAB在系统稳定性分析中的应用
  • 4.9 本章要点
  • 习题
  • 第5章线性时不变系统的综合
  • 5.1 线性时不变系统反馈控制的结构及特性
  • 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的反馈
  • 5.1.4 动态补偿器
  • 5.1.5 反馈控制对系统能控性和能观性的影响
  • 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
  • 5.2.3 采用从输出到状态向量导数的反馈
  • 5.3 系统镇定问题
  • 5.4 渐进跟踪与干扰抑制问题
  • 5.4.1 具有输入变换的跟踪控制
  • 5.4.2 具有干扰抑制的渐进跟踪控制
  • 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性
  • 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性
  • 5.7 MATLAB在线性时不变系统综合中的应用
  • 5.7.1 利用MATLAB实现极点配置
  • 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 现代控制理论的应用举例
  • 5.8.1 现代控制理论的应用问题解析
  • 5.8.2 车载倒立摆控制系统设计实例
  • 5.8.3 Truck-Trailer控制系统设计
  • 5.9 本章要点
  • 习题
  • 第6章最优控制
  • 6.1 最优控制概述
  • 6.1.1 最优控制问题
  • 6.1.2 最优控制的应用类型
  • 6.1.3 最优控制的提法
  • 6.2 泛函及其极值——变分法
  • 6.2.1 泛函和变分
  • 6.2.2 固定端点的变分问题
  • 6.2.3 可变端点的变分问题
  • 6.3 变分法在最优控制中的应用
  • 6.3.1 固定终端状态的最优控制问题
  • 6.3.2 可变终端状态的最优控制问题
  • 6.4 极小值原理及其应用
  • 6.4.1 连续系统的极小值原理
  • 6.4.2 离散系统的极小值原理
  • 6.5 线性二次型的最优控制
  • 6.5.1 状态调节器
  • 6.5.2 输出调节器
  • 6.5.3 输出跟踪器
  • 6.6 MATLAB在最优控制中的应用
  • 6.7 本章要点
  • 习题
  • 参考文献
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出版方

机械工业出版社

机械工业出版社是全国优秀出版社，自1952年成立以来，坚持为科技、为教育服务，以向行业、向学校提供优质、权威的精神产品为宗旨，以“服务社会和人民群众需求，传播社会主义先进文化”为己任，产业结构不断完善，已由传统的图书出版向着图书、期刊、电子出版物、音像制品、电子商务一体化延伸，现已发展为多领域、多学科的大型综合性出版社，涉及机械、电工电子、汽车、计算机、经济管理、建筑、ELT、科普以及教材、教辅等领域。