现代控制理论

本书既讲理论，同时也联系实际，通过大量的案例把晦涩难懂的理论讲解得通俗易懂。

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）