现代控制理论

本书以线性系统理论为主线介绍了现代控制理论的基础知识，内容包括控制理论的发展、研究范围，现代控制的数学基础，线性控制系统的状态空间描述、可控性与可观性，线性定常系统的反馈结构及状态观测器，系统稳定性及其李雅普诺夫稳定性等，并将MATLAB语言的知识穿插到各章节内容中，有利于培养学生利用计算机解决实际问题的能力。　 　本书重难点突出、概念清晰、内容精炼、简明易懂，可作为高等学校自动化、电气类、机电类各专业现代控制理论课程的教材，也可作为其他相关理工科学生和工程技术人员的实践参考书。

博士，副教授，主持和参与基础加强计划技术领域基金、国家自然科学基金等10余项，获大学教育成果一等奖，发表论文20余篇。

第1章绪论（1) 1.1控制理论的发展（1) 1.1.1控制理论发展初期及经典控制理论阶段（1) 1.1.2现代控制理论阶段（6) 1.1.3智能控制理论阶段（8) 1.2现代控制理论的研究范围及分支（9) 习题（9) 第2章现代控制数学基础（11) 2.1矩阵代数基础（11) 2.1.1矩阵代数（11) 2.1.2矩阵变换（12) 2.1.3矩阵微积分（14) 2.1.4凯莱哈密尔顿定理（15) 2.1.5状态转移矩阵（18) 2.1.6状态向量的线性变换（19) 2.1.7系统特征值与特征向量（21) 2.1.8标量函数的符号性质（22) 2.1.9二次型标量函数（22) 2.1.10希尔维斯特判据（24) 2.2z变换（24) 2.2.1z变换定义（24) 2.2.2z变换方法（25) 2.2.3z变换性质（28) 2.2.4z反变换（29) 2.3泛函及其变分法（31) 习题（33) 现代控制理论目录第3章线性控制系统的状态空间描述（35) 3.1控制系统状态空间描述的基本概念（35) 3.1.1系统的基本概念（35) 3.1.2系统数学描述的基本概念（36) 3.1.3系统状态描述的基本概念（36) 3.2控制系统的状态空间表达式（37) 3.2.1状态空间表达式（37) 3.2.2状态空间表达式的一般形式（39) 3.2.3状态空间表达式的矢量结构图（39) 3.2.4状态空间表达式的模拟结构图（40) 3.3线性定常连续系统状态空间的数学模型（41) 3.3.1线性定常连续系统状态空间的数学模型的建立（41) 3.3.2线性定常连续系统状态空间的解（51) 3.3.3系统的传递函数矩阵（58) 3.4线性离散系统状态空间数学模型的建立及其求解（63) 3.4.1单输入单输出线性离散系统动态方程的建立（63) 3.4.2定常连续系统动态方程的离散化（65) 3.4.3定常离散系统动态方程的解（66) 3.3.4线性时变连续系统的离散化（68) 3.5基于MATLAB的控制系统状态空间描述与求解（69) 习题（73) 第4章线性控制系统的可控性与可观性（79) 4.1线性控制系统的可控性（79) 4.1.1可控性定义（79) 4.1.2线性定常系统状态可控性判据（80) 4.1.3系统矩阵为对角阵、约当阵的可控性判据（83) 4.1.4输出可控性（84) 4.2线性定常连续系统可观性（86) 4.2.1可观性定义（86) 4.2.2线性定常连续系统的可观性判据（87) 4.2.3系统矩阵为对角阵、约当阵的可观性判据（89) 4.3线性离散系统的可控性与可观性（89) 4.3.1线性离散系统的可控性（90) 4.3.2线性离散系统的可观性（92) 4.3.3连续系统离散化后的可控性和可观性（94) 4.4状态空间的线性变换（96) 4.4.1可控规范型的实现（96) 4.4.2可观规范型的实现（99) 4.4.3对角规范型和约当规范型的实现（101) 4.4.4对偶原理（104) 4.5线性系统的结构分解（105) 4.5.1按可控性分解（106) 4.5.2按可观性分解（108) 4.5.3按可控性和可观性进行分解（109) 4.5.4状态子空间相关说明（112) 4.6利用MATLAB分析系统的可控性与可观性（113) 习题（115) 第5章线性定常系统的反馈结构及状态观测器（121) 5.1反馈控制系统的基本概念（121) 5.1.1状态反馈控制系统（121) 5.1.2输出反馈控制系统（124) 5.2状态观测器（127) 5.2.1状态观测器定义（127) 5.2.2状态观测器的存在性（128) 5.2.3状态观测器的实现（130) 5.2.4反馈矩阵的设计（130) 5.3利用MATLAB设计系统的状态负反馈和状态观测器（133) 5.3.1状态负反馈闭环系统的极点配置（133) 5.3.2状态观测器的设计（134) 5.3.3带状态观测器的闭环系统极点配置（137) 习题（138) 第6章系统稳定性及其李雅普诺夫稳定性（143) 6.1李雅普诺夫稳定性定义（143) 6.2李雅普诺夫稳定性判别方法（145) 6.2.1李雅普诺夫间接法（第一法）（145) 6.2.2李雅普诺夫直接法（第二法）（145) 6.3利用MATLAB分析系统的稳定性（149) 习题（151) 参考文献（155)