1緒論
1.1控制理論和實踐發(fā)展簡史001
1.2現(xiàn)代控制理論的主要內(nèi)容002
1.3現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用003

2控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
2.1引言005
2.2狀態(tài)空間描述006
2.2.1狀態(tài)和狀態(tài)空間006
2.2.2狀態(tài)空間描述的一般形式007
2.2.3非線性狀態(tài)空間描述的線性化009
2.3狀態(tài)空間描述的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖011
2.4狀態(tài)空間描述的狀態(tài)變量圖011
2.5狀態(tài)空間描述的建立012
2.5.1從系統(tǒng)的機理出發(fā)建立狀態(tài)空間描述012
2.5.2從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖出發(fā)建立狀態(tài)空間描述014
2.6化輸入-輸出描述為狀態(tài)空間描述015
2.6.1能控標(biāo)準(zhǔn)形實現(xiàn)016
2.6.2能觀測標(biāo)準(zhǔn)形實現(xiàn)019
2.6.3約當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)形實現(xiàn)020
2.6.4多輸入-多輸出系統(tǒng)的實現(xiàn)023
2.7離散系統(tǒng)狀態(tài)空間描述的建立024
2.8線性變換025
2.8.1線性非奇異變換025
2.8.2系統(tǒng)的特征值和特征向量027
2.8.3將狀態(tài)空間描述變換為約當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)形029
2.9由狀態(tài)空間描述求傳遞函數(shù)陣036
2.9.1單輸入-單輸出系統(tǒng)036
2.9.2多輸入-多輸出系統(tǒng)037
2.9.3傳遞函數(shù)陣的不變性038
2.10狀態(tài)空間描述的MATLAB實現(xiàn)039
2.10.1傳遞函數(shù)的輸入039
2.10.2狀態(tài)空間模型的輸入040
2.10.3兩種模型的互相轉(zhuǎn)換042
小結(jié)045
習(xí)題045

3線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間運動分析
3.1線性定常系統(tǒng)齊次狀態(tài)方程的解049
3.2矩陣指數(shù)函數(shù)051
3.2.1矩陣指數(shù)函數(shù)的定義051
3.2.2矩陣指數(shù)函數(shù)的性質(zhì)051
3.2.3矩陣指數(shù)函數(shù)的計算054
3.3線性定常系統(tǒng)非齊次狀態(tài)方程的解061
3.4線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣062
3.4.1狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣063
3.4.2狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的性質(zhì)064
3.4.3由狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣求系統(tǒng)矩陣066
3.5線性時變系統(tǒng)狀態(tài)方程的解067
3.5.1線性時變系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣067
3.5.2線性時變系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解069
3.6線性連續(xù)系統(tǒng)的時間離散化070
3.7線性離散系統(tǒng)狀態(tài)方程的解075
3.8利用MATLAB求解系統(tǒng)的狀態(tài)
方程078
小結(jié)081
習(xí)題081

4線性系統(tǒng)的能控性和能觀測性
4.1能控性和能觀測性的概念085
4.2連續(xù)時間線性定常系統(tǒng)的能控性088
4.2.1狀態(tài)能控性的定義088
4.2.2狀態(tài)能控性的判據(jù)089
4.2.3輸出能控性定義與判據(jù)096
4.3連續(xù)時間線性定常系統(tǒng)的能觀測性097
4.3.1能觀測性的定義097
4.3.2能觀測性的判據(jù)098
4.4離散時間線性定常系統(tǒng)的能控性和能觀測性103
4.4.1能控性的定義與判據(jù)103
4.4.2能觀測性的定義與判據(jù)105
4.4.3采樣周期對離散時間線性系統(tǒng)的能控性和能觀測性的影響106
4.5連續(xù)時間線性時變系統(tǒng)的能控性與能觀測性107
4.5.1能控性的定義與判據(jù)108
4.5.2能觀測性的定義與判據(jù)109
4.6線性系統(tǒng)的能控性與能觀測性的對偶關(guān)系111
4.6.1對偶系統(tǒng)111
4.6.2對偶定理112
4.7能控標(biāo)準(zhǔn)形和能觀測標(biāo)準(zhǔn)形113
4.7.1問題的提法113
4.7.2能控標(biāo)準(zhǔn)形114
4.7.3能觀測標(biāo)準(zhǔn)形117
4.8傳遞函數(shù)中零極點對消與狀態(tài)能控和能觀測之間的關(guān)系119
4.9線性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按能控性能觀測性的分解123
4.9.1系統(tǒng)按能控性分解124
4.9.2系統(tǒng)按能觀測性分解126
4.9.3系統(tǒng)按能控性和能觀測性分解128
4.9.4結(jié)構(gòu)分解的另一種方法133
4.10利用 MATLAB判定系統(tǒng)的能控性和能觀測性134
4.10.1MATLAB中的系統(tǒng)能控性和能觀測性處理函數(shù)134
4.10.2利用MATLAB判定系統(tǒng)的能控性和能觀測性135
4.10.3利用MATLAB計算系統(tǒng)的能控標(biāo)準(zhǔn)形和能觀測標(biāo)準(zhǔn)形140
4.11工程中的實例分析144
小結(jié)149
習(xí)題149

5李亞普諾夫穩(wěn)定性分析
5.1非線性系統(tǒng)與平衡狀態(tài)155
5.1.1非線性系統(tǒng)156
5.1.2自治和非自治系統(tǒng)156
5.1.3平衡狀態(tài)157
5.2穩(wěn)定性的概念158
5.3李亞普諾夫第一方法160
5.4李亞普諾夫第二方法162
5.4.1預(yù)備知識163
5.4.2李亞普諾夫穩(wěn)定性定理164
5.4.3幾點說明170
5.5基于李亞普諾夫第二方法的線性定常系統(tǒng)分析170
5.5.1線性連續(xù)定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析170
5.5.2線性定常離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析172
5.6基于李亞普諾夫第二方法的非線性系統(tǒng)分析173
5.6.1李亞普諾夫函數(shù)的存在性173
5.6.2克拉索夫斯基方法173
5.6.3變量梯度法175
5.6.4根據(jù)物理意義誘導(dǎo)產(chǎn)生李亞普諾夫函數(shù)178
5.7李亞普諾夫第二方法在線性系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用180
5.7.1線性定常系統(tǒng)的校正180
5.7.2用李亞普諾夫函數(shù)估計線性系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)的快速性181
5.8用MATLAB分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性183
5.8.1李亞普諾夫第一方法183
5.8.2李亞普諾夫第二方法183
小結(jié)184
習(xí)題185

6線性定常系統(tǒng)的綜合
6.1狀態(tài)反饋與極點配置188
6.1.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與數(shù)學(xué)描述189
6.1.2狀態(tài)反饋極點配置的條件與算法190
6.1.3狀態(tài)反饋幾點問題的討論192
6.2輸出反饋與極點配置193
6.2.1輸出反饋的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與數(shù)學(xué)描述193
6.2.2輸出反饋的極點配置條件與算法195
6.3控制系統(tǒng)的鎮(zhèn)定問題197
6.4狀態(tài)重構(gòu)與狀態(tài)觀測器的設(shè)計199
6.4.1全維狀態(tài)觀測器設(shè)計199
6.4.2降維狀態(tài)觀測器202
6.4.3分離定理205
6.5多變量系統(tǒng)的解耦控制209
6.5.1多變量系統(tǒng)的耦合關(guān)系209
6.5.2解耦控制的基本思想209
6.5.3兩種常用的解耦控制方法210
6.6極點配置及觀測器設(shè)計的MATLAB仿真213
小結(jié)222
習(xí)題223

部分習(xí)題參考答案

參考文獻(xiàn)