现代控制理论与应用PDF电子书下载

第一章概论 1

第一节控制理论的发展 1

目录 1

第二节现代控制理论的基本内容 2

第二章状态空间分析方法 6

第一节系统的状态空间表达式 6

一、基本概念 6

二、由系统的微分方程建立状态空间表达式 6

三、由传递函数求系统的状态空间表达式 6

四、多输入多输出系统的状态空间表达式 6

五、离散系统的状态空间表达式 6

三、状态转移矩阵的求法 29

六、线性离散时间系统状态方程的解 29

四、线性定常系统非齐次状态方程的解 29

五、线性连续时变系统状态方程的解 29

二、状态转移矩阵及其性质 29

一、线性连续定常系统齐次状态方程的解 29

第二节状态空间表达式的解 29

第三节线性连续系统状态空间表达式的离散化 53

一、线性定常系统的离散化 53

二、线性时变系统的离散化 53

六、系统能控与能观标准型及对偶原理习题 56

五、时变系统的完全能控与完全能观的条件 56

四、一般连续定常系统完全能控与完全能观的条件 56

三、一般离散定常系统完全能控与完全能观的条件 56

二、状态空间表达式为约当标准型时能控性与能观性的判别 56

一、系统的能控性与能观性概念 56

第四节线性系统的能控性与能观性 56

第三章李亚普诺夫稳定性分析 79

第一节李亚普诺夫稳定性定理 79

一、基本概念 79

二、李亚普诺夫稳定性定理 79

三、线性时变系统的稳定性分析 85

二、线性离散定常系统稳定性分析 85

一、线性连续定常系统稳定性分析 85

第二节李亚普诺夫方法在线性系统中的应用 85

第三节李亚普诺夫方法在非线性系统中的应用 88

一、李亚普诺夫第一方法 88

二、克拉索夫斯基方法 88

三、变量梯度法 88

第四节李亚普诺夫方法的其他应用 94

习题 94

第四章最优控制 99

第一节最优控制问题的数学描述 99

一、系统的状态方程 99

二、容许的控制域 99

三、始端和终端条件 99

四、性能指标 99

二、泛函的变分 101

四、条件极值的变分 101

三、欧拉方程 101

第二节最优控制中的变分法 101

一、基本概念 101

三、线性二次型最优状态调节器 123

五、线性二次型最优跟随器 123

四、线性二次型最优输出调节器 123

六、连续系统的动态规划 123

二、极大值原理 123

一、用变分法解最优控制问题 123

第三节连续系统的最优控制 123

第四节离散系统的最优控制 153

一、离散系统的极大值原理 153

二、离散线性系统二次最优状态调节器 153

三、离散系统的动态规划 153

第五节状态反馈与极点配置 164

一、系统为能控标准型Ⅰ时反馈阵设计 164

二、系统能控但非标准型Ⅰ时反馈阵设计 164

四、带状态观测器的闭环最优控制系统习题 169

三、降维观测器 169

第六节状态观测器 169

二、系统能观但非标准型Ⅱ时观测器设计 169

一、系统为能观标准型Ⅱ时观测器设计 169

第五章随机最优估计 185

第一节随机系统的有关基础知识 186

一、随机变量与随机向量的统计特性 186

二、随机过程的基础知识 186

三、随机线性系统模型及其对于随机过程的响应 186

第二节基本估计方法 212

一、最小方差估计 212

二、极大验后估计和极大似然估计 212

三、线性最小方差估计 212

四、最小二乘估计 212

六、离散线性系统的状态最优预报 227

五、滤波公式的另一种推导方法 227

四、滤波公式的几点说明及滤波的性质 227

三、滤波公式的建立 227

二、已知条件和估计准则 227

一、递推滤波的概念 227

第三节基本离散线性系统Kalman滤波 227

第四节一般离散线性系统的Kalman滤波 243

一、已知条件 243

二、滤波公式的建立 243

三、讨论 243

第五节有色噪声情况下离散线性系统的Kalman滤波 247

一、系统噪声为有色噪声的情况 247

二、量测噪声为有色噪声的情况 247

第六节连续线性系统Kalman滤波 252

一、滤波问题的提法和解决的思路 252

二、连续线性系统滤波方程及其说明 252

三、矩阵Riccati方程的求解 252

四、滤波的发散现象及其克服办法 261

三、滤波误差方差阵的上下界及其渐近性质 261

二、Kalman滤波系统的稳定性 261

第七节Kalman滤波的稳定性和误差分析 261

一、随机线性系统的能控性和能观性 261

第八节Kalman滤波与最优控制的关系 273

一、最优估计与最优控制的对偶原理 273

二、LQG随机最优控制中的分离原理习题 273

第六章系统辨识 280

第一节系统辨识的基本概念 280

一、系统辨识在控制理论中的地位 280

二、系统辨识的主要内容 280

三、系统的参数模型和非参数模型表示 280

第二节非参数模型的辨识方法 284

一、直接法辨识脉冲响应函数 284

二、相关法辨识系统的脉冲响应函数 284

三、用伪随机二位式序列辨识系统 284

三、数据饱和现象及适应性算法 291

四、最小二乘估计的统计特性 291

一、最小二乘法 291

二、递推最小二乘法 291

第三节参数模型的辨识方法 291

第四节带相关噪声动态参数系统的辨识 299

一、辅助变量法 299

二、广义最小二乘法 299

三、增广矩阵法 299

四、多步最小二乘法 299

第五节模型阶的辨识 308

一、Hankel矩阵法 308

二、F检验法 308

三、估计准则方法 308

四、AIC信息准则法 308

习题 308

附录 314

参考文献 319