現(xiàn)代控制理論

前言
緒論
0.1控制理論的發(fā)展過程
0.1.1經(jīng)典控制理論階段
0.1.2現(xiàn)代控制理論階段
0.1.3大系統(tǒng)理論和智能控制理論階段
0.1.4經(jīng)典控制理論與現(xiàn)代控制理論的聯(lián)系與比較
0.2現(xiàn)代控制理論的主要內容
0.2.1線性系統(tǒng)的一般理論
0.2.2系統(tǒng)辨識
0.2.3最優(yōu)控制
0.2.4自適應控制
0.2.5最優(yōu)濾波
0.2.6魯棒控制
0.2.7非線性系統(tǒng)理論
第1章控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
1.1控制系統(tǒng)中狀態(tài)的基本概念
1.1.1系統(tǒng)的狀態(tài)和狀態(tài)變量
1.1.2狀態(tài)向量
1.1.3狀態(tài)空間
1.2控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式
1.2.1狀態(tài)空間表達式
1.2.2狀態(tài)空間表達式的一般形式
1.2.3狀態(tài)空間表達式的系統(tǒng)結構圖
1.2.4狀態(tài)空間表達式的模擬結構圖
1.3系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式的建立
1.3.1從系統(tǒng)的機理出發(fā)建立狀態(tài)空間表達式
1.3.2從系統(tǒng)的框圖求狀態(tài)空間表達式
1.3.3根據(jù)系統(tǒng)微分方程建立狀態(tài)空間表達式
1.3.4由系統(tǒng)傳遞函數(shù)求狀態(tài)空間表達式
1.4系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式的特征標準型
1.4.1系統(tǒng)狀態(tài)的線性變換
1.4.2系統(tǒng)的特征值
1.4.3狀態(tài)空間表達式變換為對角線標準型
1.4.4狀態(tài)變量組的非唯一性
1.5傳遞函數(shù)與傳遞函數(shù)矩陣
1.6離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式
1.7利用MATLAB進行系統(tǒng)模型之間的相互轉換
1.7.1由傳遞函數(shù)到狀態(tài)空間表達式的變換
1.7.2由狀態(tài)空間表達式到傳遞函數(shù)的變換
1.7.3系統(tǒng)的線性非奇異變換與標準型狀態(tài)空間表達式
本章小結
習題
第2章線性系統(tǒng)狀態(tài)方程的解
2.1線性定常系統(tǒng)狀態(tài)方程的解
2.1.1線性定常系統(tǒng)齊次狀態(tài)方程的解
2.1.2線性定常系統(tǒng)非齊次狀態(tài)方程的解
2.2狀態(tài)轉移矩陣
2.2.1狀態(tài)轉移矩陣的性質
2.2.2幾個特殊的狀態(tài)轉移矩陣
2.3向量矩陣分析中的若干結果
2.3.1凱萊-哈密頓定理
2.3.2最小多項式
2.4矩陣指數(shù)函數(shù)eAt的計算
2.4.1直接計算法（級數(shù)展開法）
2.4.2對角線標準型與約當標準型法
2.4.3拉普拉斯變換法
2.4.4化eAt為A的有限項法（凱萊-哈密頓定理法）
2.4.5由狀態(tài)轉移矩陣求系統(tǒng)矩陣A
2.5離散時間系統(tǒng)狀態(tài)方程的解
2.5.1遞推法
2.5.2z變換法
2.6連續(xù)時間狀態(tài)空間表達式的離散化
2.6.1近似離散化
本章小結
習題
3.1線性定常連續(xù)系統(tǒng)的能控性
3.1.1概述
3.1.2定常系統(tǒng)狀態(tài)能控性的代數(shù)判據(jù)
3.1.3狀態(tài)能控性條件的標準型判據(jù)
3.1.4用傳遞函數(shù)矩陣表達的狀態(tài)能控性條件
3.1.5輸出能控性
3.2線性定常連續(xù)系統(tǒng)的能觀測性
3.2.1定常系統(tǒng)狀態(tài)能觀測性的代數(shù)判據(jù)
3.2.2用傳遞函數(shù)矩陣表達的能觀測性條件
3.2.3狀態(tài)能觀測性條件的標準型判據(jù)
3.2.4對偶原理
3.3線性定常離散控制系統(tǒng)的能控性和能觀測性
3.3.1離散系統(tǒng)能控性
3.3.2離散系統(tǒng)能觀測性
3.4狀態(tài)空間表達式的能控標準型與能觀測標準型
3.4.1系統(tǒng)的能控標準型
3.4.2系統(tǒng)的能觀測標準型
3.4.3非奇異線性變換的不變特性
3.5利用MATLAB實現(xiàn)系統(tǒng)能控性與能觀測性分析
3.5.1狀態(tài)能控性判定
3.5.2狀態(tài)能觀測性判定
本章小結
習題
第4章控制系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
4.1李雅普諾夫穩(wěn)定性的基本概念
4.1.1平衡狀態(tài)、給定運動與擾動方程的原點
4.1.2李雅普諾夫意義下的穩(wěn)定性定義
4.1.3預備知識
4.2李雅普諾夫穩(wěn)定性理論
4.2.1李雅普諾夫第二法
4.2.2線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性與非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性比較
4.2.3克拉索夫斯基方法
4.3線性定常系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
4.4模型參考控制系統(tǒng)分析
4.4.1模型參考控制系統(tǒng)
4.4.2控制器的設計
4.5MATLAB在系統(tǒng)穩(wěn)定性分析中的應用
本章小結
習題
第5章線性多變量系統(tǒng)的綜合與設計
5.1引言
5.1.1問題的提法
5.1.2性能指標的類型
5.1.3研究綜合問題的主要內容
5.1.4工程實現(xiàn)中的一些理論問題
5.2極點配置問題
5.2.1問題的提法
5.2.2可配置條件
5.2.3極點配置的算法
5.2.4艾克曼公式
5.3利用MATLAB求解極點配置問題
5.4利用極點配置法設計調節(jié)器型系統(tǒng)
5.4.1數(shù)學建模
5.4.2利用MATLAB確定狀態(tài)反饋增益矩陣K
5.4.3所得系統(tǒng)對初始條件的響應
5.5狀態(tài)觀測器
5.5.1狀態(tài)觀測器概述
5.5.2全維狀態(tài)觀測器
5.5.3對偶問題
5.5.4能觀測條件
5.5.5全維狀態(tài)觀測器的設計
5.5.6求狀態(tài)觀測器增益矩陣Ke的直接代入法
5.5.7求狀態(tài)觀測器增益矩陣Ke的艾克曼公式
5.5.8最優(yōu)狀態(tài)觀測器增益矩陣選擇的注釋
5.5.9觀測器的引入對閉環(huán)系統(tǒng)的影響
5.5.10控制器-觀測器的傳遞函數(shù)
5.5.11最小階觀測器
5.5.12具有最小階觀測器的觀測-狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)
5.6利用MATLAB設計狀態(tài)觀測器
5.7伺服系統(tǒng)設計
5.7.1具有積分器的Ⅰ型伺服系統(tǒng)
5.7.2系統(tǒng)中不含積分器時的Ⅰ型伺服系統(tǒng)的設計
5.8利用MATLAB設計控制系統(tǒng)舉例
5.8.1所設計系統(tǒng)的單位階躍響應特性
5.8.2用MATLAB確定狀態(tài)反饋增益矩陣和積分增益
5.8.3用MATLAB實現(xiàn)系統(tǒng)的單位階躍響應特性
本章小結
習題
第6章最優(yōu)控制
6.1最優(yōu)控制問題的基本概念
6.1.1目標函數(shù)
6.1.2約束條件
6.2變分法
6.2.1變分法的基本概念
6.2.2變分法在最優(yōu)控制中的應用
6.3極小值原理
6.3.1極小值原理在連續(xù)系統(tǒng)中的應用
6.3.2極小值原理在離散系統(tǒng)中的應用
6.4動態(tài)規(guī)劃法
6.4.1動態(tài)規(guī)劃法在連續(xù)系統(tǒng)