现代控制理论及其应用PDF电子书下载

绪论 1

第一章 自动控制系统的数学模型 7

1-1 数学模型的建立 8

一、微分方程表达式 8

二、传递函数表达式 11

三、状态空间表达式 13

1-2 数学模型的变换 18

一、化为能控标准型 19

二、化为能观标准型 24

三、化为对角标准型 25

四、化为约当标准型 30

五、由状态空间表达式转换为传递函数表达式 35

1-3 数学模型的图示 38

1-4 数学模型的求解 45

一、线性定常系统状态方程的求解 47

二、线性时变系统状态方程的求解 52

三、离散状态方程的求解 53

第一章习题 59

第二章 线性控制系统的基本理论及其应用 62

2-1 线性控制系统的能控性和能观性 62

一、能控性和能观性的基本概念 62

二、能控性与能观性的判别方法 66

三、能控性与能观性的对偶原理 88

一、稳定性的基本概念 89

2-2 线性控制系统的稳定性 89

二、稳定性的判别方法 91

2-3 线性控制系统的状态反馈 99

一、输出反馈与状态反馈 99

二、状态反馈系统的极点配置 106

三、线性控制系统的解耦问题 113

2-4 线性控制系统的状态估计 125

一、状态观测器的基本理论 126

二、降维观测器的基本理论 136

2-5 线性控制理论的应用 145

一、状态反馈在系统设计中的应用 146

二、状态观测器在系统设计中的应用 151

三、状态观测器在故障诊断中的应用 155

第二章习题 156

第三章 最优控制系统的基本理论及其应用 159

3-1 古典变分法 159

一、泛函与变分的基本知识 159

二、最优控制问题的一般提法 164

三、两端点固定的最优控制问题 166

四、端点可变情况下的最优控制问题 169

五、多变量情况下的最优控制问题 174

六、性能指标为混合型的最优控制问题 176

一、古典变分法的局限性 180

七、条件极值的变分问题 180

3-2 最小值原理法 180

二、最小(大)值原理的基本内容 182

三、最小值原理解最优控制问题的步骤 184

四、最小值原理的简单证明 190

五、最小值原理的引伸推广 196

3-3 动态规划法 197

一、动态规划的基本思路 197

二、最优化原理的数学描述 199

三、离散控制系统的动态规划 202

四、连续控制系统的动态规划 205

3-4 最优控制理论的应用 208

一、线性二次型最优控制问题 209

二、最小时间的最优控制问题 219

第三章习题 228

第四章 随机控制系统的基本理论及其应用 231

4-1 随机控制系统的数学模型 232

4-2 随机最优估计问题 233

一、离散系统的简化数学模型 234

二、离散系统的简化噪声特性 234

三、卡尔曼滤波的递推公式 236

四、卡尔曼滤波公式的直观证明 239

五、当考虑输入量μ时的离散卡尔曼滤波 244

六、连续系统的卡尔曼滤波 245

4-3 随机最优控制问题 248

一、已知条件 249

二、需要解决的问题 250

三、解决的途径 250

4-4 随机控制理论的应用 252

一、建立数学模型 252

二、随机状态观测器的设计 253

三、最优控制器的设计 255

第四章习题 256

习题解答 258

附录A 数学表 287

附录 287

表A-2 不定积分 288

表A-1 三角恒等式 289

表A-3 定积分 289

表A-4 数学运算的拉普拉斯变换 290

表A-5 基本函数的拉普拉斯变换 291

表A-6 z变换运算 292

表A-9 z变换 292

附录B 矩阵 293

附录C 变分法 302

参考文献 306