现代控制理论

本书以现代控制理论的 状态空间法为主线，主要 阐述状态空间分析和综合 方法的基本内容，包括线 性控制系统的状态空间模 型的建立、线性控制系统 的定量分析（状态方程的 解）和定性分析（可控性 、可观测性及李雅普诺夫 稳定性方法），以及线性 控制系统的综合（状态反 馈与状态观测器设计）等 主要内容。为了让读者掌 握用MATLAB软件来分析 和设计控制系统，本书将 MATLAB的控制系统分析 和设计方法贯穿于每个章 节中。同时为了培养学生 的工程实践能力，每章加 入了工程应用案例，每章 附有一定的例题和习题。 本书可作为高等学校自 动化、电气工程及其自动 化、机器人工程、智能制 造等相关专业的“现代控制 理论”课程教材，也可作为 非控制类硕士研究生教材 和相关专业的工程技术人 员的参考书。

第1章 控制系统的状态空间描述 1.1 控制系统状态空间描述的基本概念 1.2 非线性系统状态空间表达式的线性化 1.3 根据系统物理机理建立状态空间表达式 1.4 根据系统的微分方程建立状态空间表达式 1.5 根据传递函数建立状态空间表达式 1.6 根据结构图求状态空间表达式 1.7 状态空间表达式的对角线标准形和约当标准形 1.8 线性系统线性变换的不变特性 1.9 组合系统的状态空间表达式及其传递函数矩阵 习题 第2章 线性系统分析 2.1 线性定常齐次状态方程的解 2.2 矩阵指数函数和状态转移矩阵 2.3 线性定常非齐次状态方程的解 2.4 线性时变系统状态方程的解 2.5 离散时间系统的状态方程和连续时间系统的离散化 2.6 离散时间系统状态方程的解 2.7 用MATLAB求解线性控制系统的状态方程 习题 第3章 线性控制系统的可控性和可观测性 3.1 线性连续系统的可控性 3.2 线性连续系统的可观测性 3.3 线性定常离散系统的可控性和可观测性 3.4 对偶原理 3.5 状态空间表达式的可控标准形与可观测标准形 3.6 线性系统结构的分解 3.7 传递函数矩阵的实现 3.8 传递函数中零极点对消与状态可控性和可观测性之间的关系 3.9 MATLAB在系统可控性与可观测性分析中的应用 习题 第4章 控制系统的稳定性分析 4.1 李雅普诺夫稳定性的定义 4.2 李雅普诺夫第一方法 4.3 李雅普诺夫第二方法 4.4 线性定常系统的李雅普诺夫稳定性分析 4.5 非线性系统的李雅普诺夫函数构造及稳定性分析 4.6 MATLAB在系统稳定性分析中的应用 习题 第5章 状态反馈和状态观测器 5.1 两种反馈形式下闭环系统的状态空间表达式 5.2 闭环系统的极点配置 5.3 两种反馈形式对系统性能的影响 5.4 全维状态观测器的设计 5.5 降维状态观测器的设计 5.6 带有状态观测器的状态反馈系统 5.7 状态反馈下闭环系统的稳态特性 5.8 带观测器的调节器系统设计 习题 附录 部分现代控制理论相关术语