現代控制理論基礎

樓旭陽

現代控制理論基礎
  • 出版商: 機械工業
  • 出版日期: 2024-11-29
  • 定價: $294
  • 售價: 8.5 折 $250
  • 語言: 簡體中文
  • ISBN: 7111763203
  • ISBN-13: 9787111763208

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商品描述

本書主要介紹線性控制系統的分析和設計理論，包括控制系統的狀 態空間模型和狀態運動規律，系統的能控性、能觀性和穩定性等定性分 析，狀態反饋、輸出反饋、飽和控制、跟蹤控制和觀測器設計等綜合理 論，以及線性二次型最優控制方法。 本書敘述深入淺出，主要圍繞一個貫穿全書的系統設計示例展開， 有助於讀者建立起系統工程的觀念、逐步厘清不同控制問題及其解決思 路。此外，書中配合各章內容給出了利用MATLAB求解控制系統各個具 體的設計和計算問題。 本書可作為高等學校自動化、電氣工程及其自動化專業的本科生教 材，同時也適合非自動化專業研究生選用，並可供廣大工程科技人員學 習參考。

作者簡介

樓旭陽，男，江南大學教授，博士生導師。從事自動化領域的教學與科研工作；主持完成國家及省部級項目4項；獲省級科技進步三等獎1項、CAA自然科學獎二等獎1項；出版專著、教材2部；發表學術論文100余篇，其中被SCI檢索80余篇；連續4年入選愛思唯爾中國高被引學者榜單(2016-2019），獲江蘇省333高層次人才。

目錄大綱

第 1 章 緒論 1
1.1 控制理論的發展簡況 1
1.2 現代控制理論的分支 3
1.3 本書的內容和特點 4
第 2 章 控制系統的狀態空間模型 6
2.1 狀態空間模型的基本內容 6
2.1.1 狀態空間模型的幾個概念 6
2.1.2 狀態空間模型的一般形式 8
2.1.3 狀態空間模型轉化為傳遞函數 10
2.1.4 狀態空間模型的系統框圖 11
2.2 狀態空間模型的建立 12
2.2.1 由系統機理建立狀態空間模型 12
2.2.2 由高階微分方程建立狀態空間模型 14
2.2.3 由傳遞函數建立狀態空間模型 18
2.2.4 建模實例 19
2.3 非線性系統的線性化 25
2.4 線性變換 32
2.4.1 等價系統方程 32
2.4.2 特征值不變性 34
2.4.3 傳遞函數矩陣的不變性 35
2.5 循序漸進例子：單鏈機械臂 36
2.6 MATLAB 中進行系統模型間的相互轉換 37
本章要點 40
習題 2 41
第 3 章 線性系統的運動分析 43
3.1 定常連續系統的齊次解 43
3.2 狀態轉移矩陣 44
3.2.1 定義 44
3.2.2 性質 45
3.2.3 計算 45
3.3 定常連續系統的非齊次解 47
3.3.1 積分法 47
3.3.2 Laplace 變換法 48
3.4 離散時間狀態空間模型 50
3.4.1 離散系統的狀態空間模型 50
3.4.2 線性定常離散系統的運動分析 54
3.5 循序漸進例子：單鏈機械臂 56
3.6 MATLAB 中進行線性系統運動分析 57
本章要點 61
習題 3 61
第 4 章 線性系統的能控性與能觀性 63
4.1 能控性和能觀性問題 63
4.2 定常連續系統的能控性 66
4.2.1 能控性定義 66
4.2.2 能控性判據 66
4.3 定常連續系統的能觀性 75
4.3.1 能觀性定義 75
4.3.2 能觀性判據 75
4.4 能控標準型和能觀標準型 80
4.4.1 能控標準型 80
4.4.2 能觀標準型 81
4.4.3 對偶原理 82
4.5 定常離散系統的能控性和能觀性 84
4.5.1 定常離散系統的能控性 84
4.5.2 定常離散系統的能觀性 85
4.6 系統的實現 87
4.7 循序漸進例子：單鏈機械臂 88
4.8 MATLAB 中分析線性系統能控性和能觀性 88
本章要點 91
習題 4 92
第 5 章 控制系統的穩定性 94
5.1 Lyapunov 穩定性的基本概念 94
5.1.1 平衡狀態 95
5.1.2 Lyapunov 穩定性定義 95
5.2 Lyapunov 第一法 97
5.3 Lyapunov 第二法 99
5.3.1 標量函數定號性 100
5.3.2 Lyapunov 第二法穩定性定理 101
5.4 Lyapunov 方法在線性系統中的應用 106
5.4.1 判斷線性定常連續系統的穩定性 106
5.4.2 判斷線性定常離散系統的穩定性 108
5.4.3 求解參數最優化問題 110
5.4.4 實現控制器設計 111
5.4.5 判斷時滯線性系統的穩定性 112
5.5 循序漸進例子：單鏈機械臂 114
5.6 MATLAB 中分析線性系統穩定性 116
本章要點 119
習題 5 119
第 6 章 線性系統的綜合121
6.1 系統的反饋控制結構 121
6.1.1 狀態反饋 122
6.1.2 輸出反饋 123
6.2 極點配置問題 124
6.2.1 采用狀態反饋 124
6.2.2 采用輸出反饋 127
6.2.3 鎮定問題 127
6.3 飽和控制器設計 128
6.4 跟蹤控制器設計 131
6.5 狀態觀測器的設計 135
6.5.1 全維觀測器的設計 136
6.5.2 狀態觀測器的極點配置 137
6.5.3 基於狀態觀測器的輸出反饋控制 139
6.6 循序漸進例子：單鏈機械臂 144
6.7 MATLAB 中實現線性系統綜合 145
本章要點 148
習題 6 148
第 7 章 線性二次型最優控制 151
7.1 二次型最優控制問題 151
7.2 狀態調節器 152
7.3 輸出調節器 154
7.4 輸出跟蹤器 157
7.5 離散時間線性二次型最優控制 159
7.6 循序漸進例子：單鏈機械臂 160
7.7 MATLAB 中實現線性系統最優控制 162
本章要點 164
習題 7 165
習題參考答案 166
參考文獻 172

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