现代控制理论及应用
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天津武清
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作者汪纪锋
出版社科学出版社
ISBN9787030633095
出版时间2022-12
装帧平装
开本16开
定价65元
货号28518531
上书时间2024-12-27
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导语摘要
本书主要讨论线性系统理论的基础内容，研究线性系统状态的运动规律以及改变这种运动规律的可能性与基本方法。全书共5章，前4章分别介绍控制系统的状态空间模型及其建立问题、线性系统的状态解和输出响应解、线性系统的能控性和能观性与结构分解及其应用、控制系统的李雅普诺夫稳定性理论，后一章着重讨论控制系统极点配置、观测器设计、系统解耦镇定等综合理论。各章列举大量实际应用例题，强调基本理论的工程实际应用。
目录
绪论1
0.1现代控制理论概述1
0.1.1控制理论的发展1
0.1.2现代控制理论与经典控制理论的不同点2
0.2本书主要内容结构2
第1章控制系统的状态空间描述4
1.1动态系统的状态空间描述4
1.1.1一般概念4
1.1.2控制系统状态空间数学描述(模型)5
1.1.3状态空间描述建模实例7
1.1.4关于状态空间描述的几点概念性结论10
1.2数学模型变换14
1.2.1经典时域模型转换为状态空间模型15
1.2.2经典频域模型转换为状态空间模型19
1.3状态变量图法32
1.3.1直接程序法33
1.3.2并接程序法38
1.3.3串接程序法38
1.3.4框图法——单一回路处理法39
1.4系统的传递函数阵42
1.4.1传递函数阵G(s)的推证42
1.4.2Leverner计算法45
1.5线性组合系统的状态空间描述47
1.5.1子系统的属性47
1.5.2组合系统的数学描述48
1.6离散时间系统的状态空间描述50
第2章线性系统的运动分析59
2.1状态方程解的一般概念59
2.1.1系统特征值59
2.1.2状态方程的规范型60
2.1.3状态方程规范化的方法61
2.1.4时不变系统的矩阵指数eΑt71
2.2时不变系统的解76
2.2.1自由系统运动分析76
2.2.2强迫系统运动分析81
2.3时变系统的解84
2.3.1自由系统运动分析84
2.3.2强迫系统分析85
2.4系统响应87
2.4.1系统响应的概念87
2.4.2线性系统的脉冲响应函数矩阵88
2.5离散时间系统状态方程的解89
2.5.1迭代法89
2.5.2z变换法求解91
2.5.3由连续时间系统离散化求取系统状态空间模型92
第3章线性系统的能控性和能观性99
3.1线性系统的能控性定义99
3.1.1定义99
3.1.2对定义进一步的解释99
3.1.3关于不能控的定理102
3.2线性连续系统的能控性判据104
3.2.1线性时变系统的能控性判据104
3.2.2线性时不变系统的能控性判据107
3.3线性定常系统输出能控性119
3.3.1输出能控性定义119
3.3.2输出能控性判据119
3.4线性系统能观性定义121
3.4.1定义121
3.4.2对定义的解释121
3.5线性系统能观性判据123
3.5.1线性时变系统能观性判据123
3.5.2线性时不变系统∑(Α，C)能观性判据124
3.6系统的能控规范型和能观规范型134
3.6.1能控规范型134
3.6.2能观规范型137
3.7线性系统对偶定理140
3.7.1对偶系统140
3.7.2框图结构140
3.7.3对偶关系140
3.7.4两对偶系统特征值之间的关系141
3.7.5对偶原理(对偶定理)141
3.7.6传递函数阵142
3.7.7对偶系统的状态转移阵142
3.8系统的结构分解143
3.8.1按能控性分解143
3.8.2按能观性分解146
3.8.3标准分解147
3.8.4实现结构分解的方法149
3.9系统的实现问题152
3.9.1实现152
3.9.2最小实现152
3.9.3最小实现的应用实例155
3.10传递函数矩阵G(s)与能控能观性间的关系159
3.10.1能控能观性与系统零极点之间的关系159
3.10.2G(s)与能控能观性间关系的进一步结论163
3.11离散时间系统的能控性和能观性168
3.11.1线性时不变离散系统的状态能控性168
3.11.2线性时不变离散系统的状态能观性171
3.11.3连续系统离散化后的状态能控性和能观性174
第4章稳定性理论183
4.1稳定性一般概念183
4.1.1李雅普诺夫法——间接方法183
4.1.2李雅普诺夫第二法——直接法184
4.2有界输入有界输出系统的稳定性185
4.2.1BIBO系统的概念185
4.2.2关于BIBO稳定性的定理186
4.2.3BIBO稳定性判据187
4.3基于李雅普诺夫意义下的稳定性定义187
4.3.1一般定义188
4.3.2时不变系统的稳定性190
4.4基于李雅普诺夫第二方法的稳定性定理195
4.4.1主稳定性定理195
4.4.2不稳定性定理199
4.4.3关于李雅普诺夫函数199
4.5系统的李雅普诺夫方程200
4.5.1矩阵的正定问题200
4.5.2李雅普诺夫方程203
4.6非线性系统的稳定性定理205
4.6.1克拉索夫斯基法206
4.6.2变量梯度法209
4.7李雅普诺夫函数的非稳定性应用212
4.7.1估计收敛速度213
4.7.2解很优参数问题216
4.8离散系统的稳定性219
4.8.1线性时不变离散系统219
4.8.2非线性离散时间系统221
第5章线性系统综合理论225
5.1系统(框图)结构类型225
5.1.1一般结构形式225
5.1.2开环系统228
5.1.3闭环系统的结构形式229
5.2组合系统的性质230
5.2.1并联结构的性质231
5.2.2串联结构的性质231
5.2.3反馈结构的性质231
5.2.4各种结构间的性质231
5.3极点配置问题231
5.3.1概念232
5.3.2基于状态反馈的极点配置232
5.4状态重构问题242
5.4.1观测器的定义242
5.4.2观测器的结构243
5.4.3观测器的存在条件244
5.4.4观测器的类型246
5.5观测器设计251
5.5.1观测器反馈阵G的设计252
5.5.2设计带有观测器的状态反馈阵255
5.6系统解耦问题258
5.6.1补偿器解耦(串联补偿器)259
5.6.2状态反馈解耦261
5.7系统镇定问题267
5.7.1系统镇定概念267
5.7.2系统镇定的实现方法268
5.7.3系统可镇定条件268
参考文献276
内容摘要
本书主要讨论线性系统理论的基础内容，研究线性系统状态的运动规律以及改变这种运动规律的可能性与基本方法。全书共5章，前4章分别介绍控制系统的状态空间模型及其建立问题、线性系统的状态解和输出响应解、线性系统的能控性和能观性与结构分解及其应用、控制系统的李雅普诺夫稳定性理论，后一章着重讨论控制系统极点配置、观测器设计、系统解耦镇定等综合理论。各章列举大量实际应用例题，强调基本理论的工程实际应用。
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