现代控制理论与应用/梁全等

现代控制理论是联系古典控制理论和智能控制理论的纽带，有着承上启下的作用。机械类专业研究生学好现代控制理论，对解决工程实践问题具有重要的指导意义。本书将以线性定常系统为主要研究对象，介绍了系统建模、求解问题，系统的可控性、可观测性和稳定性问题，还介绍了控制系统的校正和很优控制问题。

梁全，沈阳工业大学机械工程学院教师，主要从事教学和科研工作，研究方向为"流体传动与控制”、"数控技术”，曾获沈阳工业大学教师授课大赛优秀奖。

目 录 第1章 基础知识 （1） 1.1 拉普拉斯变换 （1） 1.1.1 拉普拉斯变换的基本概念 （1） 1.1.2 拉普拉斯反变换 （5） 1.2 矩阵 （9） 1.2.1 矩阵的定义 （9） 1.2.2 余子式、代数余子式和伴随矩阵 （9） 1.2.3 主子行列式 （10） 1.2.4 矩阵的秩 （10） 1.2.5 矩阵的初等变换 （10） 1.2.6 逆矩阵 （11） 1.3 习题 （13） 第2章 控制系统的状态空间描述 （14） 2.1 状态的概念 （14） 2.2 控制系统中状态的基本概念 （15） 2.3 控制系统的状态空间表达式 （15） 2.4 状态空间表达式的一般形式 （17） 2.5 根据系统的物理机理建立状态空间表达式 （18） 2.5.1 机械系统 （18） 2.5.2 电网络系统 （23） 2.5.3 状态变量的选取问题 （29） 2.6 流体系统 （32） 2.6.1 液位系统 （32） 2.6.2 气动系统 （35） 2.6.3 线性化方法 （37） 2.6.4 液压系统 （38） 2.7 根据系统微分方程建立状态空间表达式 （42） 2.7.1 微分方程中不含输入函数导数项 （42） 2.7.2 微分方程中包含输入函数导数项 （43） 2.8 状态空间表达式的图形表示法 （46） 2.8.1 图形表示法的基本元素 （47） 2.8.2 由控制系统的方块图求系统状态方程 （49） 2.9 根据系统的传递函数建立状态空间表达式 （50） 2.9.1 直接法 （51） 2.9.2 零极点法 （56） 2.9.3 并联法 （58） 2.10 系统状态空间表达式与传递函数阵 （64） 2.10.1 由状态空间模型求传递函数阵 （64） 2.10.2 组合系统的状态空间模型和传递函数阵 （66） 2.11 系统状态空间表达式的特征标准型 （70） 2.11.1 系统状态的线性变换 （70） 2.11.2 系统的特征值和特征向量 （71） 2.11.3 将状态方程化为对角线标准型 （73） 2.12 习题 （76） 第3章 线性控制系统的时域分析 （78） 3.1 线性定常齐次状态方程的解 （78） 3.2 状态转移矩阵 （79） 3.2.1 状态转移矩阵的性质 （79） 3.2.2 几个特殊的状态转移矩阵 （79） 3.2.3 状态转移矩阵的计算 （80） 3.3 线性定常非齐次状态方程的解 （85） 3.4 线性时变系统状态方程的解 （87） 3.4.1 线性时变齐次状态方程的解 （88） 3.4.2 线性时变系统的状态转移矩阵 （89） 3.4.3 线性时变系统非齐次状态方程的解 （89） 3.5 习题 （90） 第4章 控制系统的稳定性 （92） 4.1 李雅普诺夫稳定性定义 （92） 4.1.1 平衡状态的定义 （92） 4.1.2 范数的概念 （92） 4.1.3 李雅普诺夫稳定性定义 （93） 4.2 李雅普诺夫稳定性理论 （94） 4.2.1 李雅普诺夫第二法中的二次型函数 （94） 4.2.2 李雅普诺夫第二法 （96） 4.3 线性系统的李雅普诺夫稳定性分析 （98） 4.3.1 线性定常连续系统 （98） 4.3.2 李雅普诺夫第二法校正线性定常系统 （99） 4.3.3 利用李雅普诺夫函数估算系统动态性能 （101） 4.3.4 利用李雅普诺夫第二法求解参数很优化问题 （105） 4.4 习题 （108） 第5章 线性控制系统的可控性和可观测性 （110） 5.1 线性连续系统的可控性 （111） 5.1.1 时变系统的可控性 （111） 5.1.2 定常系统的可控性 （112） 5.2 线性连续系统的可观测性 （114） 5.2.1 线性时变系统的可观测性 （114） 5.2.2 线性定常系统的可观测性 （115） 5.3 对偶原理 （116） 5.3.1 线性系统的对偶关系 （116） 5.3.2 可控性和可观测性的对偶关系 （117） 5.4 线性系统的可控标准型和可观测标准型 （117） 5.4.1 可控标准型 （117） 5.4.2 可观测标准型 （119） 5.5 线性系统的结构分解 （122） 5.5.1 系统的可控性分解 （122） 5.5.2 系统的可观测性分解 （123） 5.6 习题 （125） 第6章 线性定常系统的综合 （127） 6.1 反馈控制系统的基本结构 （127） 6.1.1 状态反馈和输出反馈 （127） 6.1.2 两种反馈形式的讨论 （128） 6.2 极点配置问题 （129） 6.2.1 状态反馈极点配置定理 （129） 6.2.2 单输入单输出系统状态反馈极点配置方法 （132） 6.3 系统镇定 （136） 6.3.1 状态反馈镇定 （136） 6.3.2 输出反馈镇定 （139） 6.4 解耦控制 （140） 6.4.1 串联解耦 （141） 6.4.2 反馈解耦 （142） 6.5 状态观测器 （148） 6.5.1 全维状态观测器及其设计方法 （148） 6.5.2 降维状态观测器 （153） 6.5.3 带状态观测器的闭环控制系统 （157） 6.6 习题 （161） 第7章 很优控制 （163） 7.1 很优控制的基本概念 （163） 7.1.1 很优控制问题 （163） 7.1.2 静态很优控制 （165） 7.2 很优控制中的变分法 （166） 7.2.1 变分法 （166） 7.2.2 应用变分法求解很优控制问题 （175） 7.3 习题 （184） 参考文献 （185）