现代控制理论(孙希明 )

1绪论1.1控制理论和实践发展简史0011.2现代控制理论的主要内容0021.3现代控制理论的应用0032控制系统的状态空间描述2.1引言0052.2状态空间描述0062.2.1状态和状态空间0062.2.2状态空间描述的一般形式0072.2.3非线性状态空间描述的线性化0092.3状态空间描述的系统结构图0112.4状态空间描述的状态变量图0112.5状态空间描述的建立0122.5.1从系统的机理出发建立状态空间描述0122.5.2从系统结构图出发建立状态空间描述0142.6化输入-输出描述为状态空间描述0152.6.1能控标准形实现0162.6.2能观测标准形实现0192.6.3约当标准形实现0202.6.4多输入-多输出系统的实现0232.7离散系统状态空间描述的建立0242.8线性变换0252.8.1线性非奇异变换0252.8.2系统的特征值和特征向量0272.8.3将状态空间描述变换为约当标准形0292.9由状态空间描述求传递函数阵0362.9.1单输入-单输出系统0362.9.2多输入-多输出系统0372.9.3传递函数阵的不变性0382.10状态空间描述的MATLAB实现0392.10.1传递函数的输入0392.10.2状态空间模型的输入0402.10.3两种模型的互相转换042小结045习题0453线性系统的状态空间运动分析3.1线性定常系统齐次状态方程的解0493.2矩阵指数函数0513.2.1矩阵指数函数的定义0513.2.2矩阵指数函数的性质0513.2.3矩阵指数函数的计算0543.3线性定常系统非齐次状态方程的解0613.4线性定常系统的状态转移矩阵0623.4.1状态转移矩阵0633.4.2状态转移矩阵的性质0643.4.3由状态转移矩阵求系统矩阵0663.5线性时变系统状态方程的解0673.5.1线性时变系统的状态转移矩阵0673.5.2线性时变系统状态方程的求解0693.6线性连续系统的时间离散化0703.7线性离散系统状态方程的解0753.8利用MATLAB求解系统的状态方程078小结081习题0814线性系统的能控性和能观测性4.1能控性和能观测性的概念0854.2连续时间线性定常系统的能控性0884.2.1状态能控性的定义0884.2.2状态能控性的判据0894.2.3输出能控性定义与判据0964.3连续时间线性定常系统的能观测性0974.3.1能观测性的定义0974.3.2能观测性的判据0984.4离散时间线性定常系统的能控性和能观测性1034.4.1能控性的定义与判据1034.4.2能观测性的定义与判据1054.4.3采样周期对离散时间线性系统的能控性和能观测性的影响1064.5连续时间线性时变系统的能控性与能观测性1074.5.1能控性的定义与判据1084.5.2能观测性的定义与判据1094.6线性系统的能控性与能观测性的对偶关系1114.6.1对偶系统1114.6.2对偶定理1124.7能控标准形和能观测标准形1134.7.1问题的提法1134.7.2能控标准形1144.7.3能观测标准形1174.8传递函数中零极点对消与状态能控和能观测之间的关系1194.9线性系统结构按能控性能观测性的分解1234.9.1系统按能控性分解1244.9.2系统按能观测性分解1264.9.3系统按能控性和能观测性分解1284.9.4结构分解的另一种方法1334.10利用 MATLAB判定系统的能控性和能观测性1344.10.1MATLAB中的系统能控性和能观测性处理函数1344.10.2利用MATLAB判定系统的能控性和能观测性1354.10.3利用MATLAB计算系统的能控标准形和能观测标准形1404.11工程中的实例分析144小结149习题1495李亚普诺夫稳定性分析5.1非线性系统与平衡状态1555.1.1非线性系统1565.1.2自治和非自治系统1565.1.3平衡状态1575.2稳定性的概念1585.3李亚普诺夫**方法1605.4李亚普诺夫第二方法1625.4.1预备知识1635.4.2李亚普诺夫稳定性定理1645.4.3几点说明1705.5基于李亚普诺夫第二方法的线性定常系统分析1705.5.1线性连续定常系统的稳定性分析1705.5.2线性定常离散系统的稳定性分析1725.6基于李亚普诺夫第二方法的非线性系统分析1735.6.1李亚普诺夫函数的存在性1735.6.2克拉索夫斯基方法1735.6.3变量梯度法1755.6.4根据物理意义诱导产生李亚普诺夫函数1785.7李亚普诺夫第二方法在线性系统设计中的应用1805.7.1线性定常系统的校正1805.7.2用李亚普诺夫函数估计线性系统动态响应的快速性1815.8用MATLAB分析系统的稳定性1835.8.1李亚普诺夫**方法1835.8.2李亚普诺夫第二方法183小结184习题1856线性定常系统的综合6.1状态反馈与极点配置1886.1.1系统的结构与数学描述1896.1.2状态反馈极点配置的条件与算法1906.1.3状态反馈几点问题的讨论1926.2输出反馈与极点配置1936.2.1输出反馈的系统结构与数学描述1936.2.2输出反馈的极点配置条件与算法1956.3控制系统的镇定问题1976.4状态重构与状态观测器的设计1996.4.1全维状态观测器设计1996.4.2降维状态观测器2026.4.3分离定理2056.5多变量系统的解耦控制2096.5.1多变量系统的耦合关系2096.5.2解耦控制的基本思想2096.5.3两种常用的解耦控制方法2106.6极点配置及观测器设计的MATLAB仿真213小结222习题223部分习题参考答案参考文献