现代控制理论PDF电子书下载

第一章 绪论 1

1.1控制科学的发展 1

1.2现代控制理论概述 1

1.3本书的内容安排 3

第二章 系统状态空间描述 5

2.1状态和状态空间 5

2.1.1系统描述 5

2.1.2定义 6

2.2线性定常连续系统的状态空间表达式 8

2.2.1由物理学模型方程直接建立状态空间表达式 8

2.2.2由系统微分方程建立状态空间表达式 13

2.2.3由传递函数建立状态空间表达式 21

2.3传递函数矩阵 28

2.4应用MATLAB的系统状态空间表达式建立 30

2.4.1传递函数的输入 30

2.4.2状态空间模型的输入 31

2.4.3模型的转换 32

2.4.4求传递函数矩阵 34

习题 35

第三章 线性系统的运动分析 37

3.1线性定常系统齐次方程的解 38

3.2状态转移矩阵 39

3.2.1状态转移矩阵的性质 40

3.2.2状态转移矩阵的计算 44

3.3非齐次状态方程的解 55

3.3.1积分法 55

3.3.2拉普拉斯变换法 56

3.4应用MATLAB的系统运动分析 58

3.4.1单位阶跃响应 58

3.4.2脉冲响应 59

3.4.3任意输入信号响应 60

3.4.4线性齐次状态方程的解 61

3.4.5线性非齐次状态方程的解 62

习题 63

第四章 系统的能控性和能观性分析 65

4.1能控性及其判据 65

4.1.1能控性的定义 65

4.1.2线性定常系统的能控性判据 66

4.1.3规范型系统的能控性判据 72

4.1.4线性定常系统的输出能控性 75

4.2能观性及其判据 76

4.2.1能观性的定义 76

4.2.2线性定常系统的能观性判据 77

4.2.3规范型系统的能观性判据 79

4.3对偶性原理 80

4.4线性定常系统的线性变换 82

4.4.1能控规范型 82

4.4.2能观规范型 85

4.4.3对角线型 86

4.4.4约当型 86

4.4.5非奇异线性变换的不变特性 89

4.5线性定常系统的结构分解 90

4.5.1能控性分解 90

4.5.2能观性分解 92

4.5.3系统结构的规范分解 93

4.6基于传递函数的能控性和能观性判断 98

4.7应用MATLAB的系统能控性、能观性分析 98

习题 103

第五章 控制系统的稳定性分析 105

5.1外部稳定性和内部稳定性 106

5.1.1外部稳定性 106

5.1.2内部稳定性 108

5.1.3内部稳定性和外部稳定性的关系 109

5.2李雅普诺夫稳定性的基本概念 110

5.2.1平衡状态 110

5.2.2李雅普诺夫稳定性的定义 112

5.3李雅普诺夫第一法 114

5.4李雅普诺夫第二法 117

5.4.1能量函数 117

5.4.2李雅普诺夫第二法的主要定理 120

5.5李氏直接法在线性定常连续系统中的应用 126

5.6李氏直接法在非线性连续系统中的应用 129

5.6.1克拉索夫斯基方法 130

5.6.2变量梯度法 132

5.7应用MATLAB的系统稳定性分析 135

习题 137

第六章 线性反馈系统的综合 138

6.1线性反馈系统的基本结构及其特性 138

6.1.1状态反馈系统 138

6.1.2输出反馈系统 139

6.1.3反馈对系统性能的影响 140

6.2极点配置问题 145

6.2.1极点配置的条件 146

6.2.2极点配置状态反馈控制器的设计算法 147

6.3状态观测器 149

6.3.1全维状态观测器的设计 150

6.3.2含有状态观测器的状态反馈控制系统 154

6.4降维观测器 157

6.5应用MATLAB的线性反馈系统综合 160

习题 167

参考文献 168