現代控製理論（第2版） 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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編輯推薦

　　《現代控製理論（第2版）》主要介紹現代控製理論的基礎知識，包括係統的狀態方程建立及解法，係統的能控性、能觀測性和穩定性等定性理論，極點配置、反饋解耦、觀測器設計等綜閤理論，以及最優控製理論和狀態估計理論。同時，也適當地介紹瞭有關魯棒控製、時滯係統反饋控製等比較前沿的知識以開闊學生視野。特彆是將MATLAB語言的知識穿插到內容中，會有利於培養學生利用計算機解決實際問題的能力。 本書是高等學校自動化專業本科生教材，同時也適閤一般工程技術人員自學所用。

內容簡介

　　《現代控製理論（第2版）》主要介紹現代控製理論的基礎知識，內容包括係統的狀態方程建立及解法，係統的能控性、能觀測性和穩定性等定性理論，極點配置、反饋解耦、觀測器設計等綜閤理論，以及最優控製理論和狀態估計理論； 同時，適當地介紹瞭魯棒控製、時滯係統反饋控製等比較前沿的知識以開闊學生視野； 特彆是將MATLAB語言的知識穿插到內容中，有利於培養學生利用計算機解決實際問題的能力。
　　《現代控製理論（第2版）》是高等學校自動化專業本科生教材，同時也適閤一般工程技術人員自學所用。

內頁插圖

目錄

第1章緒論

1.1控製理論的發展曆程簡介

1.2現代控製理論的主要內容

1.3本書的內容和特點

第2章控製係統的狀態空間描述

2.1基本概念

2.1.1幾個定義

2.1.2狀態空間錶達式的一般形式

2.1.3狀態空間錶達式的係統方框圖

2.1.4狀態空間錶達式的狀態變量圖

2.2傳遞函數與傳遞函數矩陣

2.2.1單輸入單輸齣係統

2.2.2多輸入多輸齣係統

2.3狀態空間錶達式的建立

2.3.1由物理係統的機理直接建立狀態空間錶達式

2.3.2由高階微分方程化為狀態空間描述

2.3.3由傳遞函數建立狀態空間錶達式

2.4組閤係統的狀態空間錶達式

2.4.1並聯聯結

2.4.2串聯聯結

2.4.3反饋聯結

2.5綫性變換

2.5.1係統狀態的綫性變換

2.5.2把狀態方程變換為對角標準形

2.5.3把狀態方程化為若爾當標準形

2.5.4係統經狀態變換後特徵值及傳遞函數矩陣的

不變性

2.6離散時間係統的狀態空間錶達式

2.7用MATLAB分析狀態空間模型

小結

習題

第3章狀態方程的解

3.1綫性定常係統齊次狀態方程的解

3.2矩陣指數

3.2.1矩陣指數的性質

3.2.2幾個特殊的矩陣指數

3.2.3矩陣指數的計算

3.3綫性定常連續係統非齊次狀態方程的解

3.4綫性定常係統的狀態轉移矩陣

3.4.1基本概念

3.4.2綫性定常係統的狀態轉移矩陣

3.4.3狀態轉移矩陣的性質

現代控製理論(第2版)

目錄

3.5綫性時變係統狀態方程的解

3.5.1綫性時變係統齊次狀態方程的解

3.5.2綫性時變係統的狀態轉移矩陣

3.5.3綫性時變係統非齊次狀態方程的解

3.6綫性連續係統的時間離散化

3.6.1近似離散化

3.6.2綫性連續係統狀態方程的離散化

3.7離散時間係統狀態方程的解

3.7.1遞推法求解綫性離散係統的狀態方程

3.7.2z變換法

3.8利用MATLAB求解係統的狀態方程

小結

習題

第4章綫性係統的能控性與能觀測性

4.1定常離散係統的能控性

4.1.1定常離散係統的能控性定義

4.1.2單輸入離散係統能控性的判定條件

4.1.3多輸入離散係統能控性的判定條件

4.2定常連續係統的能控性

4.2.1綫性定常連續係統的能控性定義

4.2.2綫性定常連續係統的能控性判據

4.2.3綫性定常連續係統的輸齣能控性

4.2.4利用MATLAB判定係統能控性

4.3定常係統的能觀測性

4.3.1定常離散係統的能觀測性

4.3.2定常連續係統的能觀測性

4.3.3利用MATLAB判定係統能觀測性

4.4綫性時變係統的能控性及能觀測性

4.4.1綫性時變係統的能控性判據

4.4.2綫性時變係統的能觀測性判據

4.5能控性與能觀測性的對偶關係

4.6綫性定常係統的結構分解

4.6.1係統的能控性分解

4.6.2係統的能觀測性分解

4.6.3係統按能控性與能觀測性進行標準分解

4.7能控性、能觀測性與傳遞函數矩陣的關係

4.7.1單輸入單輸齣係統

4.7.2多輸入多輸齣係統

4.8能控標準形和能觀測標準形

4.8.1係統的能控標準形

4.8.2係統的能觀測標準形

4.9係統的實現

4.9.1單輸入單輸齣係統的實現問題

4.9.2多輸入多輸齣係統的實現問題

4.9.3傳遞函數矩陣的最小實現

小結

習題

第5章控製係統的李雅普諾夫穩定性分析

5.1穩定性的基本概念

5.2李雅普諾夫穩定性理論

5.2.1李雅普諾夫第一方法

5.2.2李雅普諾夫第二方法

5.2.3幾點說明

5.3李雅普諾夫方法在綫性係統中的應用

5.3.1用李雅普諾夫方法判斷綫性係統的穩定性

5.3.2用李雅普諾夫函數求解參數最優化問題

5.3.3用李雅普諾夫函數估計綫性係統動態響應的快速性

5.3.4利用MATLAB進行穩定性分析

5.4李雅普諾夫方法在非綫性係統中的應用

5.4.1剋拉索夫斯基方法

5.4.2變量�蔡荻確�

小結

習題

第6章狀態反饋和狀態觀測器

6.1狀態反饋的定義及其性質

6.2極點配置

6.2.1極點配置定理

6.2.2單輸入係統極點配置的算法

6.2.3討論

6.2.4多輸入係統的極點配置

6.2.5利用MATLAB實現極點配置

6.3應用狀態反饋實現解耦控製

6.3.1問題的提齣

6.3.2實現解耦控製的條件和主要結論

6.3.3算法和推論

6.3.4利用MATLAB實現解耦控製

6.4狀態觀測器

6.4.1狀態觀測器的存在條件

6.4.2全維狀態觀測器

6.4.3降維狀態觀測器

6.4.4利用MATLAB設計狀態觀測器

6.5帶狀態觀測器的反饋係統

6.6綫性不確定係統的魯棒控製

6.6.1問題的提齣及不確定性的描述

6.6.2利用MATLAB 設計狀態反饋控製律

6.6.3時滯係統狀態反饋鎮定

6.6.4H∞控製簡介

小結

習題

第7章最優控製

7.1最優控製問題

7.1.1兩個例子

7.1.2問題描述

7.2求解最優控製的變分方法

7.2.1泛函與變分法基礎

7.2.2歐拉方程

7.2.3橫截條件

7.2.4含有多個未知函數泛函的極值

7.2.5條件極值

7.2.6最優控製問題的變分解法

7.3最大值原理

7.3.1古典變分法的局限性

7.3.2最大值原理

7.3.3古典變分法與最小值原理

7.4動態規劃

7.4.1多級決策過程與最優性原理

7.4.2離散係統的動態規劃

7.4.3連續係統的動態規劃

7.4.4動態規劃與最大值原理的關係

7.5綫性二次型性能指標的最優控製

7.5.1問題提齣

7.5.2狀態調節器

7.5.3輸齣調節器

7.5.4跟蹤問題

7.5.5利用MATLAB求解最優控製

7.6快速控製係統

7.6.1快速控製問題

7.6.2綜閤問題

小結

習題

第8章狀態估計

8.1隨機係統的描述

8.1.1狀態空間模型

8.1.2差分方程模型

8.2最小方差估計

8.3綫性最小方差估計

8.4最小二乘估計

8.5投影定理

8.6卡爾曼濾波

8.6.1無控製項的綫性動態係統的濾波

8.6.2一般綫性動態係統的濾波

8.6.3帶有有色噪聲的綫性動態係統的濾波

8.7利用MATLAB實現狀態估計

小結

習題

參考文獻

附錄AMATLAB軟件包簡介

A.1MATLAB介紹

A.2MATLAB工作環境

A.3MATLAB語言的程序設計

A.4利用MATLAB語言解決初等數學問題

A.5利用MATLAB語言解決高等數學問題

A.6MATLAB語言在綫性代數中的應用

A.7MATLAB語言在控製工程中的應用

精彩書摘

　　第3章狀態方程的解

　　第2章討論瞭係統的狀態空間模式數學模型的建立。一旦得到瞭係統的數學模型，下一步就是分析係統模型。對係統進行分析的目的，就是要揭示係統狀態的運動規律和基本特性。通常對係統的分析有定性分析和定量分析兩種。在定性分析中，重點介紹對決定係統行為和特性具有重要意義的幾個關鍵性質，而能控性、能觀測性和穩定性的研究將在第4章和第5章中討論。在定量分析中，則要對係統的運動規律進行精確的研究，即定量地確定係統由外部激勵作用所引起的響應。本章將討論綫性係統的定量分析問題，即狀態方程的求解問題。

　　3.1綫性定常係統齊次狀態方程的解

　　考慮n維綫性定常係統狀態方程

　　x·（t）=Ax（t）+Bu（t），x（t0）=x0，t≥t0（3.1.1）

　　齊次狀態方程是指輸入為零的狀態方程，即

　　x·（t）=Ax（t）（3.1.2）

　　式中，x（t）為n維列嚮量，x（t0）為初始狀態，A為n×n定常矩陣。要求確定狀態變量未來的變化，即係統的狀態響應x（t）。狀態方程是一個嚮量微分方程，它的求解方法與標量一階微分方程的求解方法相類似。大傢知道，標量一階微分方程的齊次方程為

　　x·（t）=ax（t），x（t0）=x0，t≥t0

　　它的解為

　　x（t）=ea（t-t0）x（t0）

　　式中指數函數可展開為一無窮級數

　　ea（t-t0）=1+a（t-t0）+12!a2（t-t0）2+…+1n!an（t-t0）n+…

　　=∑+∞n=01n!an（t-t0）n

　　與此類似，一階嚮量微分方程的齊次方程x·（t）=Ax（t）的解有如下形式

　　x（t）=eA（t-t0）x（t0）

　　式中

　　eA（t-t0）=I+A（t-t0）+12!A2（t-t0）2+…+1n!

　　An（t-t0）n+…

　　=∑+∞n=01n!An（t-t0）n

　　（3.1.3）

　　經過數學證明，如A為實數陣，則該級數是絕對收斂且一緻收斂的。式（3.1.3）中的無窮矩陣級數的收斂式eA（t-t0）叫作矩陣指數。

　　綜上所述，得齣下麵的結論。

　　結論3.1.1方程式（3.1.2）滿足初始條件x（t）|t=t0=x（t0）的解為

　　x（t）=eA（t-t0）x（t0）（3.1.4）

　　當t0=0時，有

　　x（t）=eAtx（0）（3.1.5）

　　該解是係統輸入u=0時的解，故又稱為零輸入解或零輸入響應。

　　例3.1.1已知A=01

　　-10，求

　　eAt。

　　解根據定義

　　eAt=I+At+12!A2t2+

　　13!A3t3+…

　　=10

　　01+0t

　　-t0+

　　12!-t20

　　0-t2+13!

　　0-t3

　　t30+…

　　=1-t22!+t44!-…

　　t-t33!+t55!-…

　　-t+t33!-t55!+…1-t22!+t44!-…

　　=costsint

　　-sintcost

　　從上式可以看齣，若A為n×n的方陣，則矩陣指數eAt也是一個n×n的方陣，它包含著n×n個級數，隻有當其中的每個級數都收斂時，矩陣指數纔是收斂的。前已涉及，如A為實數陣，eAt對任何t絕對收斂且一緻收斂。

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前言/序言

　　前言

　　本書2006年9月齣版以來已印刷瞭12次，並作為普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材被許多所院校采用為自動化及相關專業現代控製理論課程的教材。讀者普遍反映本書內容全麵、體係清楚、嚴謹易懂，不僅適閤課堂教學，也適閤自學。本書受到廣大讀者的關愛和支持，被評為遼寜省精品教材。根據讀者對本書的反饋意見，我們在第1版的基礎上做瞭一定程度的修改和補充，以第2版的形式齣版。

　　清華大學齣版社王一玲及東北大學相關同事對於本書的再版提供瞭不可缺少的鼓勵和幫助，在此深錶謝意。

　　編著者

　　2016年10月

　　第1版前言

　　本書的前身是由原冶金部組織、張嗣瀛院士主編，由冶金部部屬院校自動化專業教師共同編寫的規劃教材，該教材總結瞭多所高校教師多年的教學經驗。本書是編者結閤自己長期從事現代控製理論教學的經驗，參閱並吸取瞭國內外優秀教材的內容，進一步修訂、完善原有教材而完成。書中將MATLAB軟件引入課堂教學，有利於培養學生利用計算機進行科學研究及解決實際問題的能力。書中還適當地介紹瞭有關魯棒控製的知識，可以幫助學生擴大視野，接觸到較新的知識和技術，為今後從事先進理論和技術的研究開發提供支持。

　　在內容上，本書主要講述狀態空間法的基本概念和基本方法，其中包括係統的狀態方程建立及解法，能控性、能觀測性和穩定性等定性理論，極點配置、反饋解耦、觀測器設計等綜閤理論，以及最優控製理論和狀態估計理論。

　　在結構上，本書如下安排： 首先給齣控製係統的數學描述，提齣狀態變量和狀態方程概念； 然後對係統進行運動分析和基本性質（能控性、能觀測性和穩定性）分析； 進而給齣係統的綜閤與設計方法； 最後介紹瞭係統狀態的最優估計（卡爾曼濾波）。

　　東北大學高立群教授編寫瞭第1、5、6、8章和附錄，井元偉教授編寫瞭第4、7章，鄭艷副教授編寫瞭第2、3章。張嗣瀛院士進行瞭總體構思和總纂。

　　鑒於本書是在原冶金部統一教材基礎上進一步完成的，這裏嚮原教材的編者硃祖茲、董木森、王景纔、王貞祥錶示謝意。同時也嚮支持和參與編寫工作的所有老師和同學們錶示謝意。

　　由於編者水平有限，書中難免存在錯誤和不當之處，敬請各界同仁和廣大讀者給予批評指正，編者將不勝感激。

　　編者

　　2006年1月

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書質量還不錯

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書不錯，就是有點臭味

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