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第1章　绪论1

1.1　控制理论及工程的发展1

1.2　现代复杂机电控制系统分析4

1.3　经典控制理论与现代控制理论的特点8

1.4　现代控制理论的基本内容9

第2章　控制系统的状态空间描述11

2.1　基本概念11

2.2　系统状态空间描述12

2.3 由系统微分方程列写状态空间描述16

2.4 由传递函数列写状态空间描述20

2.5　非线性状态方程的线性化29

2.6　系统的传递函数矩阵32

2.7　状态方程的线性变换35

2.8　机电液系统状态空间表达式的建立40

2.9　基于Matlab的系统模型转换45

习题48

第3章　控制系统的状态空间分析——状态方程的解51

3.1　线性定常齐次状态方程的解51

3.2　矩阵指数函数53

3.2.1　矩阵指数函数的性质53

3.2.2　矩阵指数函数应用59

3.3　状态转移矩阵60

3.4　非齐次状态方程的解——控制系统的受控运动64

3.5　线性时变系统的运动分析66

3.6 基于MATLAB的系统运动分析69

习题71

第4章　控制系统的李亚普诺夫稳定性分析73

4.1　李亚普诺夫意义下的稳定性73

4.2　判别系统稳定的李亚普诺夫方法75

4.2.1 Lyapunov第一法75

4.2.2 Lyapunov第二法77

4.3　线性系统的Lyapunov稳定性分析84

4.3.1　线性定常系统的稳定性分析84

4.3.2　线性时变系统的稳定性分析87

习题88

第5章　控制系统的可控性与可测性——系统分析（定性分析）89

5.1　可控性与可测性的概念89

5.1.1　问题的提出89

5.1.2　可控性与可观测性的概念91

5.2　可控性的判别准则91

5.2.1　线性定常连续系统的可控性及其判据91

5.2.2　线性时变系统的可控性判据95

5.3　可观测性及其判据97

5.3.1　线性定常连续系统的可观测性及其判据97

5.3.2　线性时变系统的可观测性及其判据103

5.4　可控标准型与可测标准型104

5.4.1　可控标准型104

5.4.2　可测标准型106

5.4.3　对偶系统与对偶原理107

5.5　可控性、可测性与系统传递函数的关系109

5.6　基于Matlab的系统可控性与可观测性分析113

习题116

第6章 系统的状态反馈与观测器——系统综合问题119

6.1　状态反馈与输出反馈119

6.1.1　状态反馈和输出反馈119

6.1.2　对两种反馈形式的讨论121

6.2　系统极点（即特征值）配置121

6.2.1　系统极点配置的方法122

6.2.2　对于状态反馈与输出反馈的几点说明123

6.3　状态观测器126

6.3.1　状态观测器模型127

6.3.2　求状态观测器增益矩阵的方法129

6.4　采用观测器的状态反馈系统132

6.5　降维观测器137

6.6 用MATLAB进行控制系统的状态空间设计142

习题151

第7章　最优控制153

7.1　概述153

7.2　最优控制的变分法154

7.3　有约束最优控制的极小值原理159

7.4　动态规划161

7.5　线性二次型最优控制164

7.5.1　有限时间状态调节器问题165

7.5.2　无限时间输出调节器问题166

7.5.3　线性定常调节器问题167

7.6　应用MATLAB解线性二次型最优控制问题168

习题174

第8章　离散系统的状态空间描述和分析175

8.1　离散系统分析基础175

8.1.1　脉冲采样与采样定理177

8.1.2　保持器179

8.1.3　z变换与z反变换182

8.1.4　离散系统的差分方程188

8.1.5　线性定常离散系统的z传递函数192

8.2　离散系统的状态空间表达式的建立197

8.2.1　系统连续部分状态空间表达式的离散化198

8.2.2 由差分方程求状态空间表达式200

8.2.3 由z传递函数求状态空间表达式203

8.3　离散系统的传递矩阵206

8.4　离散系统的运动分析207

8.5　离散系统的李亚普诺夫稳定性分析209

8.6　离散系统的可控性与可观测性210

8.7　基于MATLAB的离散系统分析212

8.7.1 用MATLAB实现线性定常连续系统的离散化212

8.7.2　用MATLAB求解线性定常离散系统的状态方程214

8.7.3 用MATLAB判断线性定常离散系统的可控性与可测性216

习题217

参考文献219