现代控制理论【2025|PDF下载-Epub版本|mobi电子书|kindle百度云盘下载】

现代控制理论PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

1.1　控制理论发展概述1

1.1.1　经典控制理论1

1　现代控制理论概况1

1.1.2　现代控制理论3

1.2　现代控制理论的主要内容4

1.2.1　线性系统理论4

1.2.2　最优控制理论4

1.2.3　随机系统理论和最优估计5

1.2.4　系统辨识5

1.2.5 自适应控制5

1.2.6　非线性系统理论6

1.2.7　鲁棒性分析与鲁棒控制6

1.2.9　离散事件控制7

1.2.8　分布参数控制7

1.2.10　智能控制8

1.3　Matlab软件概述9

1.3.1　Matlab的发展历史9

1.3.2　Matlab的主要功能与特点9

1.3.3　控制系统Matlab计算及仿真13

1.4　本书的主要内容14

本章小结15

2　控制系统的状态空间模型17

2.1　状态和状态空间模型18

2.1.1　状态空间的基本概念18

2.1.2　系统的状态空间模型20

2.1.3　线性系统状态空间模型的模拟结构图23

2.2　根据系统机理建立状态空间模型24

2.3　根据系统的输入输出关系建立状态空间模型28

2.3.1 由高阶常微分方程建立状态空间模型28

2.3.2 由传递函数建立状态空间模型32

2.3.3　MIMO线性系统37

2.3.4　非线性系统38

2.4　线性变换和约旦规范形40

2.4.1　状态空间的线性变换40

2.4.2　系统特征值的不变性与系统的不变量42

2.4.3　对角线规范形的转换46

2.4.4　约旦规范形的转换49

2.5.2　由状态空间模型求传递函数阵54

2.5.1　传递函数阵的定义54

2.5　传递函数阵54

2.5.3　组合系统的状态空间模型和传递函数阵56

2.6　线性离散系统的状态空间描述60

2.6.1　工程控制系统的计算机实现60

2.6.2　线性离散系统的状态空间描述62

2.6.3　离散系统的机理建模63

2.6.4 由离散系统的输入／输出关系建立状态空间模型64

2.6.5 由离散系统的状态空间模型求传递函数阵65

2.7　Matlab问题66

2.7.1　控制系统模型种类与转换66

2.7.2　状态及状态空间模型变换74

2.7.3　组合系统的模型计算76

本章小结78

习题79

3　线性系统的时域分析83

3.1　线性定常连续系统状态方程的解83

3.1.1　齐次状态方程的解84

3.1.2　线性定常连续系统的状态转移矩阵86

3.1.3　非齐次状态方程的解89

3.1.4　系统的脉冲响应91

3.2　状态转移矩阵计算91

3.2.1　级数求和法92

3.2.2　约旦规范形法92

3.2.3　塞尔维斯特内插法94

3.3　线性时变连续系统状态方程的解99

3.3.1　线性时变连续系统齐次状态方程的解99

3.3.2　线性时变连续系统的状态转移矩阵100

3.3.3　非齐次状态方程的解103

3.4　线性连续系统状态空间模型的离散化105

3.4.1　线性定常连续系统的离散化106

3.4.2　线性时变连续系统的离散化108

3.5　线性定常离散系统状态方程的解109

3.5.1　线性定常离散系统状态方程的求解109

3.5.2　线性时变离散系统状态方程的求解113

3.6　Matlab问题114

3.6.1　矩阵指数函数的计算115

3.6.2　线性定常连续系统的状态空间模型求解117

3.6.3　连续系统的离散化124

3.6.4　线性定常离散系统的状态空间模型求解125

3.6.5　线性定常系统的运动分析的符号计算和仿真平台126

本章小结128

习题129

4　线性系统的能控性和能观性131

4.1　线性连续系统的能控性132

4.1.1　能控性的直观讨论132

4.1.2　状态能控性的定义133

4.1.3　线性定常连续系统的状态能控性判别134

4.1.4　线性定常连续系统的输出能控性140

4.1.5　线性时变连续系统的状态能控性141

4.2　线性连续系统的能观性144

4.2.1　能观性的直观讨论144

4.2.2　状态能观性的定义145

4.2.3　线性定常连续系统的状态能观性判别146

4.2.4　线性时变连续系统的状态能观性151

4.3　线性定常离散系统的能控性和能观性153

4.3.1　线性定常离散系统的状念能控性与能达性153

4.3.2　线性定常离散系统的状态能观性156

4.3.3　离散化线性定常系统的状态能控性和能观性158

4.4　对偶性原理160

4.5　线性系统的结构分解和零极点相消162

4.5.1　能控性分解162

4.5.2　能观性分解166

4.5.3　能控能观分解168

4.5.4　系统传递函数中的零极点相消定理171

4.6　能控规范形和能观规范形173

4.6.1　能控规范形173

4.6.2　能观规范形176

4.6.3　MIMO系统的能控能观规范形178

4.7　实现问题182

4.7.1　基本概念183

4.7.2　能控规范形实现和能观规范形实现183

4.7.3　最小实现187

4.8　Matlab问题189

4.8.1　状态能控性与能观性判定189

4.8.2　线性系统的能控能观分解193

4.8.3　能控规范形和能观规范形196

4.8.4　系统实现198

本章小结202

习题202

5　李雅普诺夫稳定性分析205

5.1　李雅普诺夫稳定性的定义206

5.1.1　平衡态206

5.1.2　李雅普诺夫意义下的稳定性207

5.1.3　渐近稳定性208

5.1.4　大范围渐近稳定性209

5.1.5　不稳定性209

5.1.6　平衡态稳定性与输入／输出稳定性的关系209

5.2　李雅普诺夫稳定性的基本定理210

5.2.1　李雅普诺夫第一法210

5.2.2　李雅普诺夫第二法211

5.3　线性系统的稳定性分析219

5.3.1　线性定常连续系统的稳定性分析219

5.3.2　线性时变连续系统的稳定性分析222

5.3.3　线性离散系统的稳定性分析223

5.4　非线性系统的李雅普诺夫稳定性分析226

5.4.1　克拉索夫斯基法226

5.4.2 变量梯度法227

5.4.3　阿依捷尔曼法230

5.5　Matlab问题232

5.5.1　对称矩阵的定号性（正定性）的判定232

5.5.2　线性定常连续系统的李雅普诺夫稳定性235

5.5.3　线性定常离散系统的李雅普诺夫稳定性236

5.5.4　线性定常系统的状态空间模型的结构性分析仿真平台237

本章小结239

习题240

6　线性系统综合243

6.1 状态反馈与输出反馈245

6.1.1　状态反馈的描述式245

6.1.2　输出反馈的描述式246

6.1.3 闭环系统的状态能控性和能观性246

6.2　反馈控制与极点配置248

6.2.1　状态反馈极点配置定理249

6.2.2　SISO系统状态反馈极点配置方法251

6.2.3　MIMO系统状态反馈极点配置方法252

6.2.4　输出反馈极点配置258

6.3　系统镇定260

6.3.1　状态反馈镇定260

6.3.2　输出反馈镇定263

6.4 系统解耦264

6.4.1　补偿器解耦265

6.4.2　状态反馈解耦266

6.5　状态观测器269

6.5.1 全维状态观测器及其设计方法270

6.5.2　降维状态观测器274

6.6　带状态观测器的闭环控制系统278

6.7　Matlab问题280

6.7.1 反馈控制系统的模型计算280

6.7.2　状态反馈极点配置282

6.7.3　系统镇定285

6.7.4 系统解耦286

6.7.5　状态观测器286

6.7.6　线性定常系统的系统综合仿真平台289

本章小结292

习题293

7　最优控制原理295

7.1　最优控制概述295

7.1.1　最优控制问题的提出295

7.1.2　最优控制问题的描述297

7.1.3　最优控制发展简史299

7.2　变分法300

7.2.1　多元函数的极值问题300

7.2.2　泛函303

7.2.3 欧拉方程306

7.2.4　横截条件309

7.2.5　欧拉方程和横截条件的向量形式311

7.3.1　具有等式约束条件下的变分问题312

7.3　变分法在最优控制中的应用312

7.3.2　末态时刻tf固定、末态x（tf）无约束的最优控制问题314

7.3.3　末态时刻tf和末态x（tf）固定的问题317

7.3.4　末态时刻tf固定、末态x（tf）受约束的问题318

7.3.5　末态时刻tf未定的问题320

7.4　极大值原理322

7.4.1 自由末端的极大值原理323

7.4.2　极大值原理的证明324

7.4.3　极大值原理的几种具体形式331

7.4.4　约束条件的处理334

7.5　线性二次型最优控制337

7.5.1　时变状态调节器340

7.5.2　定常状态调节器346

7.6　动态规划与离散系统最优控制348

7.6.1　最优性原理与离散系统的动态规划法349

7.6.2　线性离散系统的二次型最优控制357

7.7　Matlab问题362

7.7.1　线性定常连续系统的二次型最优控制362

7.7.2　线性定常离散系统的二次型最优控制364

本章小结365

习题365

附录369

附录A　矩阵分析知识补充369

附录B　名词与人名中外文索引表377

附录C　符号表381

参考文献383