现代控制理论2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

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

绪论1

0.1 控制理论的发展回顾1

0.2 现代控制理论的研究范围及分支4

0.3 经典控制理论与现代控制理论的研究与比较5

0.4 设计一个控制系统的基本步骤5

0.5 MATLAB仿真平台6

0.6 本书的内容和特点7

第1章 控制系统的状态空间描述9

1.1 状态空间的基本概念9

1.1.1 系统的基本概念9

1.1.2 系统数学描述的基本概念10

1.1.3 系统状态描述的基本概念10

1.2 控制系统的状态空间表达式12

1.2.1 状态空间表达式12

1.2.2 状态空间表达式的一般形式14

1.2.3 状态空间表达式的矢量结构图16

1.2.4 状态空间表达式的模拟结构图16

1.3 控制系统状态空间表达式的建立17

1.3.1 由系统框图建立状态空间表达式18

1.3.2 由机理法建立状态空间表达式19

1.3.3 由传递函数或微分方程建立状态空间表达式22

1.4 线性系统的传递函数阵28

1.4.1 由状态空间表达式求传递函数阵28

1.4.2 组合系统的传递函数阵30

1.5 线性系统的数学模型变换32

1.5.1 状态向量的线性变换33

1.5.2 系统特征值与特征向量34

1.5.3 通过线性变换将状态空间表达式化为标准型35

1.5.4 传递函数的并联型实现42

1.6 离散系统的状态空间描述48

1.6.1 离散系统的状态空间表达式48

1.6.2 由差分方程建立状态空间表达式49

1.6.3 脉冲传递函数的并联型实现51

1.6.4 由离散系统状态空间表达式求脉冲传递函数阵54

1.7 非线性系统局部线性化后的状态空间表达式55

1.8 MATLAB在系统数学模型中的应用57

1.8.1 线性系统的数学模型57

1.8.2 传递函数模型与状态空间模型的相互转换62

1.8.3 线性系统的线性变换64

习题67

上机练习题69

第2章 线性系统状态方程的解71

2.1 线性定常系统状态方程的解71

2.1.1 线性定常系统齐次状态方程的解71

2.1.2 线性定常系统状态转移矩阵的运算性质73

2.1.3 线性定常系统状态转移矩阵的计算方法75

2.1.4 线性定常系统非齐次状态方程的解83

2.2 线性时变系统状态方程的解86

2.2.1 线性时变系统齐次状态方程的解87

2.2.2 线性时变系统状态转移矩阵的运算性质89

2.2.3 线性时变系统状态转移矩阵的计算方法89

2.2.4 线性时变系统非齐次状态方程的解90

2.3 离散时间系统状态方程的解92

2.3.1 迭代法求解线性离散状态方程93

2.3.2 Z反变换法求解线性定常离散状态方程94

2.4 连续状态方程的离散化96

2.4.1 线性定常连续状态方程的离散化97

2.4.2 线性时变连续状态方程的离散化100

2.4.3 近似离散化101

2.5 MATLAB在线性系统动态分析中的应用102

2.5.1 MATLAB求解线性定常系统的状态转移矩阵102

2.5.2 MATLAB求解定常系统时间响应104

2.5.3 MATLAB变换连续状态空间模型为离散状态空间模型108

习题109

上机练习题111

第3章 线性系统的能控性和能观性112

3.1 线性连续系统的能控性112

3.1.1 能控性定义112

3.1.2 线性定常连续系统的能控性判据114

3.1.3 线性时变连续系统的能控性判据121

3.2 线性连续系统的能观性125

3.2.1 能观性定义125

3.2.2 线性定常连续系统的能观性判据127

3.2.3 线性时变连续系统的能观性判据133

3.3 线性离散系统的能控性和能观性135

3.3.1 线性离散系统能控性定义135

3.3.2 线性定常离散系统能控性判据136

3.3.3 线性离散系统能观性定义138

3.3.4 线性定常离散系统能观性判据138

3.4 线性系统能控性和能观性的对偶关系139

3.4.1 对偶系统140

3.4.2 对偶原理141

3.5 能控标准型和能观标准型141

3.5.1 单输入系统的能控标准型142

3.5.2 单输出系统的能观标准型148

3.6 线性系统的结构分解151

3.6.1 按约当标准型分解152

3.6.2 按能控性分解153

3.6.3 按能观性分解155

3.6.4 按能控能观性分解158

3.7 传递函数矩阵的实现问题163

3.7.1 实现问题的基本概念163

3.7.2 系统的标准型实现164

3.7.3 传递函数矩阵的最小实现167

3.7.4 传递函数矩阵与能控性和能观性的关系170

3.8 MATLAB在能控性和能观性分析中的应用172

习题174

上机练习题175

第4章 稳定性理论与李雅普诺夫方法177

4.1 稳定性基本概念177

4.1.1 外部稳定性177

4.1.2 内部稳定性179

4.1.3 外部稳定性与内部稳定性间的关系179

4.2 李雅普诺夫稳定性的基本概念180

4.2.1 平衡状态180

4.2.2 范数182

4.2.3 李雅普诺夫稳定性的定义182

4.3 李雅普诺夫间接法185

4.3.1 线性系统的稳定判据185

4.3.2 非线性系统的稳定判据185

4.4 李雅普诺夫直接法187

4.4.1 李雅普诺夫直接法的基本思想187

4.4.2 二次型函数及其定号性188

4.4.3 李雅普诺夫稳定性定理190

4.5 李雅普诺夫直接法在线性时不变系统中的应用194

4.5.1 连续系统的李雅普诺夫稳定性分析194

4.5.2 离散系统的李雅普诺夫稳定性分析196

4.6 李雅普诺夫直接法在线性时变系统中的应用198

4.6.1 连续系统的李雅普诺夫稳定性分析198

4.6.2 离散系统的李雅普诺夫稳定性分析199

4.7 李雅普诺夫直接法在非线性系统中的应用200

4.7.1 雅可比矩阵法200

4.7.2 变量梯度法202

4.8 MATLAB在系统稳定性分析中的应用204

习题208

上机练习题210

第5章 线性时不变系统的综合211

5.1 线性时不变系统反馈控制的结构及特性211

5.1.1 状态反馈211

5.1.2 输出反馈212

5.1.3 从输出到状态向量导数？的反馈214

5.1.4 动态补偿器215

5.1.5 反馈控制对系统能控性和能观性的影响215

5.2 闭环极点配置218

5.2.1 采用状态反馈218

5.2.2 采用输出反馈224

5.2.3 采用从输出到状态向量导数？的反馈224

5.3 系统镇定问题226

5.4 系统解耦问题230

5.4.1 前馈补偿器解耦231

5.4.2 串联补偿器解耦232

5.4.3 状态反馈解耦233

5.5 状态观测器240

5.5.1 状态观测器定义241

5.5.2 状态观测器存在条件243

5.5.3 全维观测器设计244

5.5.4 降维状态观测器设计245

5.6 带状态观测器的状态反馈系统250

5.6.1 闭环控制系统的结构与状态空间表达式250

5.6.2 闭环控制系统的基本特性251

5.6.3 带观测器的状态反馈系统与带补偿器的输出反馈系统的等价性252

5.7 利用MATLAB实现系统的综合257

5.7.1 利用MATLAB进行闭环系统极点配置257

5.7.2 利用MATLAB设计全维状态观测器258

5.7.3 利用MATLAB设计降维状态观测器260

5.7.4 带状态观测器的系统极点配置262

5.8 工程应用举例263

5.8.1 稳态精度与跟踪问题263

5.8.2 车载倒立摆控制系统设计265

5.8.3 Truck-Trailer控制系统设计276

习题287

上机练习题289

第6章 现代控制理论其他专题291

6.1 最优控制291

6.1.1 最优控制概述291

6.1.2 泛函及其极值——变分法297

6.1.3 变分法在最优控制中的应用302

6.1.4 极小值原理及其应用311

6.1.5 线性二次型最优控制问题316

6.1.6 MATLAB在最优控制中的应用327

6.2 状态估计与卡尔曼滤波331

6.2.1 状态估计与卡尔曼滤波概述331

6.2.2 最小二乘估计法332

6.2.3 最小方差估计法335

6.2.4 线性最小方差估计法337

6.2.5 卡尔曼滤波算法338

6.2.6 MATLAB在状态估计与卡尔曼滤波中的应用344

6.3 系统辨识347

6.3.1 系统辨识概述347

6.3.2 系统参数辨识349

6.3.3 模型阶次的辨识354

6.3.4 MATLAB在系统辨识中的应用357

6.4 自适应控制361

6.4.1 自适应控制概述361

6.4.2 模型参考自适应控制362

6.4.3 自校正控制器369

6.4.4 MATLAB在自适应控制中的应用375

习题379

上机练习题383

参考文献385