控制系統(tǒng)理論及應用（第2版）

緒論
第1章 控制系統(tǒng)的數(shù)學模型
1.1 控制系統(tǒng)的運動方程
1.1.1 動力學系統(tǒng)
1.1.2 描述運動的微分方程
1.1.3 非線性方程的線性化
1.1.4 離散時間運動方程
1.2 線性微分方程的解
1.2.1 線性微分方程的標準解
1.2.2 線性微分方程的拉氏變換解
1.2.3 運動的模態(tài)
1.3 控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
1.3.1 傳遞函數(shù)
1.3.2 系統(tǒng)結構圖
1.3.3 傳遞函數(shù)極點與零點的相消
1.4 控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
1.4.1 狀態(tài)空間的基本概念
1.4.2 狀態(tài)空間表達式
1.4.3 由系統(tǒng)微分方程建立狀態(tài)空間表達式
1.4.4 系統(tǒng)傳遞函數(shù)與狀態(tài)空間表達式的互換
1.4.5 組合系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式
1.4.6 離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式
1.5 系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式的解
1.5.1 矩陣指數(shù)函數(shù)
1.5.2 狀態(tài)轉移矩陣
1.5.3 狀態(tài)方程的解
1.5.4 系統(tǒng)特征值與模態(tài)的不變性
習題
第2章 線性控制系統(tǒng)的結構分析
2.1 特征值標準型
2.1.1 狀態(tài)空間的等價變換
2.1.2 系統(tǒng)的特征值和特征向量
2.1.3 對角線標準型
2.1.4 約當標準型
2.1.5 模態(tài)標準型
2.2 狀態(tài)可控性
2.2.1 狀態(tài)可控性定義
2.2.2 狀態(tài)可控性判據(jù)
2.3 狀態(tài)可觀性
2.3.1 狀態(tài)可觀性定義
2.3.2 狀態(tài)可觀性判據(jù)
2.4 狀態(tài)可控性與可觀性的對偶原理
2.5 狀態(tài)可控標準型和可觀標準型
2.6 線性系統(tǒng)的結構分解
2.6.1 按可控性分解
2.6.2 按可觀性分解
2.6.3 按可控性和可觀性分解
2.7 狀態(tài)可控性可觀性與傳遞函數(shù)矩陣
2.7.1 單輸入單輸出系統(tǒng)的零極相消
2.7.2 多輸入多輸出系統(tǒng)的零極相消
2.7.3 輸出可控性
2.8 傳遞函數(shù)矩陣的實現(xiàn)
2.8.1 實現(xiàn)和最小實現(xiàn)
2.8.2 標量傳遞函數(shù)的實現(xiàn)
習題
第3章 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與魯棒性分析
3.1 李雅普諾夫關于穩(wěn)定性的定義
3.1.1 運動穩(wěn)定性及平衡狀態(tài)
3.1.2 穩(wěn)定性的幾個定義
3.2 李雅普諾夫第一法
3.2.1 線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性
3.2.2 非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性
3.3 李雅普諾夫第二法
3.3.1 預備知識
3.3.2 幾個穩(wěn)定性判據(jù)
3.3.3 對李雅普諾夫函數(shù)的討論
3.4 李雅普諾夫方法在線性系統(tǒng)中的應用
3.4.1 線性定常連續(xù)系統(tǒng)漸近穩(wěn)定判據(jù)
3.4.2 線性定常離散時間系統(tǒng)漸近穩(wěn)定判據(jù)
3.4.3 系統(tǒng)響應的快速性指標
3.4.4 參數(shù)的最優(yōu)化設計
3.4.5 狀態(tài)反饋的設計
3.5 李雅普諾夫方法在非線性系統(tǒng)中的應用
3.5.1 雅可比矩陣法
3.5.2 變量梯度法
3.6 系統(tǒng)不確定性與魯棒性
3.6.1 不確定模型
3.6.2 魯棒穩(wěn)定性
3.6.3 魯棒性能分析
習題
第4章 線性定常系統(tǒng)的綜合
4.1 線性反饋控制系統(tǒng)
4.1.1 狀態(tài)反饋
4.1.2 輸出反饋
4.1.3 從輸出到狀態(tài)向量導數(shù)王反饋
4.1.4 動態(tài)補償器
4.1.5 閉環(huán)系統(tǒng)的可控性與可觀性
4.2 閉環(huán)系統(tǒng)的極點配置
4.2.1 采用狀態(tài)反饋
4.2.2 采用輸出反饋
4.2.3 系統(tǒng)鎮(zhèn)定問題
4.3 系統(tǒng)解耦問題
4.3.1 前饋補償器解耦
4.3.2 狀態(tài)反饋解耦
4.4 多變量協(xié)調控制
4.5 狀態(tài)重構
4.5.1 狀態(tài)觀測器定義
4.5.2 狀態(tài)觀測器的存在性
4.5.3 狀態(tài)觀測器的實現(xiàn)
4.5.4 降維觀測器
4.6 帶有狀態(tài)觀測器的反饋控制系統(tǒng)
4.6.1 系統(tǒng)的結構與狀態(tài)空間表達式
4.6.2 閉環(huán)系統(tǒng)的基本特征
4.6.3 狀態(tài)反饋系統(tǒng)與輸出反饋系統(tǒng)
4.7 有外擾時控制系統(tǒng)的綜合
4.7.1 調節(jié)器問題
4.7.2 閉環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)靜態(tài)無差的判據(jù)
4.7.3 外擾狀態(tài)可直接測量時的綜合
4.8 魯棒調節(jié)器
4.8.1 常值擾動下的魯棒調節(jié)器
4.8.2 魯棒調節(jié)器的構造
習題
第5章 最優(yōu)控制與最優(yōu)估計
5.1 最優(yōu)控制的數(shù)學描述
5.1.1 最優(yōu)控制問題的實例
5.1.2 最優(yōu)控制問題的基本概念
5.2 變分法及其在最優(yōu)控制中的應用
5.2.1 泛函與變分的基本概念
5.2.2 泛函極值條件
5.2.3 應用變分法求解最優(yōu)控制問題
5.3 極小值原理及應用
5.3.1 基本原理
5.3.2 Bang—Bang控制
5.3.3 雙積分系統(tǒng)的時間最優(yōu)控制
5.4 隨機系統(tǒng)及基本估計方法
5.4.1 隨機系統(tǒng)的基礎知識
5.4.2 最小方差估計與線性最小方差估計
習題
第六章 MATLAB應用實例
6.1 引言
6.2 狀態(tài)空間模型的建立與變換
6.3 狀態(tài)轉移矩陣與狀態(tài)方程的求解
6.4 狀態(tài)響應求解與響應曲線繪制
6.5 可控性與可觀性的判斷與分解
6.6 系統(tǒng)標準型的求解
6.7 系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析
6.8 閉環(huán)系統(tǒng)的極點配置
6.9 狀態(tài)觀測器的設計
6.10 二次最優(yōu)調節(jié)器的設計
參考文獻