线性系统理论及其应用

线性系统理论是控制类 、系统工程类以及电类、计 算机类、机电类等专业的一 门最基础的理论课程之一。 本书紧密结合理工科专业背 景的读者需求，以线性系统 为基本研究对象，对线性系 统理论做了系统而全面的论 述，同时引入了成熟的线性 二次型最优控制方法中的线 性控制方法、H2控制方法 和H∞。控制方法，应用于 导弹制导系统和姿态控制系 统、航天器姿态控制系统、 机器人的机械手控制系统中 ，并利用MATLAB仿真方法 ，分析线性反馈控制系统设 计的正确性和有效性。在附 录中配置了倒立摆线性反馈 稳定控制和卫星姿态稳定控 制两部分线性系统实验的内 容。 本书体系新颖，内容丰 富，重点突出。内容取舍上 强调基础性和实用性，论述 方式上力求符合理工科专业 学生的认识规律，每章都配 有不同类型的习题。 本书可作为高等学校理 工科专业的大学生和研究生 的教材和参考书，也可供科 技工作者和工程技术人员学 习参考。

第一章 线性系统的状态空间描述 第一节 线性系统的定义 第二节 线性空间和线性变换的基本定理 第三节 多输入-多输出系统的状态空间描述 第四节 状态空间描述与传递函数矩阵 第五节 组合系统的状态空间描述与传递函数矩阵 习题 第二章 线性系统动态响应分析 第一节 线性定常系统的动态响应分析 第二节 线性定常系统的状态转移矩阵及脉冲响应矩阵 第三节 线性时变系统的运动分析 第四节 线性离散系统的动态响应分析 习题 第三章 系统的能控性和能观测性分析 第一节 线性系统的能控性 第二节 线性系统的能观性 第三节 对偶原理 第四节 能控性、能观测性与传递函数矩阵的关系 第五节 线性系统的能控性、能观测性和规范分解 第六节 线性系统的能控、能观测标准型实现 第七节 最小实现 习题 第四章 系统的稳定性分析 第一节 外部稳定性与内部稳定性 第二节 李雅普诺夫稳定性理论 第三节 线性系统的稳定性判据 第四节 非线性系统的稳定性判据 第五节 离散系统的稳定性判据 习题 第五章 线性反馈系统的状态空间综合 第一节 线性反馈系统的特性 第二节 单输入-单输出系统的极点配置 第三节 多输入-多输出系统的极点配置 第四节 解耦控制 第五节 状态观测器 第六节 线性二次型最优控制器设计 第七节 基于内模原理的控制器设计 第八节 H∞和H2控制器设计 习题 第六章 多变量系统的矩阵分式描述及典型状态空间实现 第一节 多项式矩阵 第二节 有理分式矩阵 第三节 系统的矩阵分式描述 第四节 矩阵分式描述的状态空间实现 习题 第七章 多变量系统的多项式矩阵描述及结构特性分析 第一节 多项式矩阵描述 第二节 系统矩阵及其等价变换式 第三节 解耦零点与能控性、能观测性 第四节 闭环系统的系统矩阵及其稳定性 第五节 闭环多变量系统的整体性的概念 习题 第八章 多变量系统频域法基础 第一节 对角优势矩阵基本理论 第二节 多变量对角优势系统的奈奎斯特判据 第三节 获得对角优势的方法 第四节 逆奈奎斯特阵列设计步骤及举例 第五节 序列回差设计法基本概念 习题 第九章 线性系统理论的应用实例 第一节 线性系统理论在寻的导弹制导系统设计中的应用 第二节 线性系统理论在导弹姿态控制系统设计中的应用 第三节 线性系统理论在航天器姿态控制系统设计中的应用 第四节 线性系统理论在机器人机械手控制系统设计中的应用 习题 附录 附录一 倒立摆线性反馈稳定控制实验 附录二 卫星姿态稳定控制实验 参考文献