目录 1
前言 1
绪论 1
第一章 状态空间表达式 1
§1 状态空间表达式的基本概念 1
1-1 控制系统的结构 1
1-2 状态空间的概念 2
1-3 控制系统的状态空间表达式 5
1-4 状态方程的列写 8
1-5 控制系统状态空间表达式的几点讨论 24
1-6 控制系统的分类……………………………………………………………（ ）§2 非线性控制系统的线性化 28
§3 状态变量图 33
§4 化高阶微分方程为状态空间表达式 35
4-1 输入函数不含有导数项的情况 35
4-2 输入函数含有导数项的情况 42
5-1 能控标准形 45
§5 根据传递函数求状态空间表达式 45
5-2 能观测标准形 48
5-3 对角标准形 50
5-4 约当标准形 52
5-5 关于真分数传递函数问题 55
§6 根据状态变量图求状态空间表达式 57
6-1 直接程序法 57
6-2 并联程序法 59
6-3 串联程序法 64
6-4 积分程序法 66
§7 由状态空间表达式求传递函数 67
§8 离散时间系统的状态空间表达式 70
习题 77
第二章 状态方程的求解 82
§1 线性定常齐次状态方程的解 82
1-1 齐次状态方程 82
1-2 矩阵指数的性质 85
2-1 直接计算法 88
§2 矩阵指数的计算 88
2-2 拉氏变换法 89
2-3 标准形法 92
2-4 待定系数法 105
2-5 赛尔维斯特插补公式法 112
§3 非齐次状态方程的解 113
§4 转移矩阵 115
4-1 线性定常系统的转移矩阵 116
4-2 线性时变系统的转移矩阵 118
4-3 转移矩阵Φ（t,to）的性质 119
§5 线性时变系统状态方程的解 120
5-1 状态转移矩阵的表达式 120
5-2 非齐次时变系统的解 125
§6 线性离散系统状态方程的解 127
6-1 线性定常离散系统状态方程的解 127
6-2 线性时变离散系统状态方程的解 134
6-3 连续状态方程的离散化 136
习题 144
第三章 能控性与能观测性 149
§1 能控性与能观测性的概念 149
§2 线性定常离散系统的能控性 153
2-1 单输入情况 153
2-2 多输入情况 154
§3 线性定常连续系统的能控性 154
§4 线性定常系统的能观测性 157
4-1 离散系统的能观测性 158
4-2 线性定常连续系统的能观测性 160
§5 能控性条件与能观测性条件的另一形式 162
§6 能控性、能观测性与传递函数的关系 164
§7 时变系统能控性与能观测性的判定 166
7-1 线性连续时变系统的能控性 166
7-2 线性连续时变系统的能观测性 169
§8 线性系统结构的分解 170
8-1 系统按能控性的分解 170
8-2 系统按能观测性的分解 174
8-3 系统按能控性和能观测性的分解 177
8-4 传递函数与能控性能观测性的关系 185
§9 对偶原理 188
§10 能控标准形与能观测标准形 189
10-1 能控标准形 189
10-2 能观测标准形 193
§11 传递函数矩阵的实现问题 197
11-1 实现问题的基本概念 197
11-2 能控标准形实现和能观测标准形实现 198
11-3 最小实现 202
习题 208
第四章 控制系统的稳定性 212
§1 稳定性的基本概念 212
1-1 平衡状态 212
1-2 李亚普诺夫意义下的稳定性 213
1-3 渐近稳定 214
1-4 大范围渐近稳定 214
2-1 线性系统稳定性分析的特征值判据 215
§2 李亚普诺夫第一法（间接法） 215
1-5 不稳定 215
2-2 一类非线性系统的稳定性分析 217
§3 李亚普诺夫劳二法（直接法） 219
3-1 李亚普诺夫第二法的基本概念 219
3-2 李亚普诺夫第二法的几个定理 223
§4 线性系统的李亚普诺夫稳定性分析 227
4-1 线性定常系统的稳定性分析 227
4-2 线性离散时间系统的稳定性分析 229
5-1 克拉索夫斯基法（Красовский） 231
§5 非线性系统的李亚普诺夫稳定性分析 231
5-2 变量梯度法 233
§6 李亚普诺夫第二法在线性系统设计中的应用 237
6-1 线性定常系统的校正 237
6-2 利用李亚普诺夫函数求解参数最优化问题 238
6-3 利用李亚普诺夫函数计算响应误差面积的平方值 241
习题 243
1-1 子系统的并联联接 246
§1 控制系统的组合 246
第五章 线性定常系统的综合 246
1-2 子系统的串联联接 248
1-3 子系统的负反馈联接 250
1-4 从状态到输入的反馈 252
1-5 从输出到输入的反馈 254
1-6 闭环系统的能控性和能观测性 255
§2 闭环系统的极点配置 255
2-1 极点配置定理 255
2-2 配置方法举例 259
2-3 跟踪误差 264
2-4 恒定扰动输入对输出影响的消除 270
§3 观测器 274
3-1 观测器的基本概念 274
3-2 观测器的设计 276
§4 降维观测器 281
§5 带状态观测器控制系统的分离原理 291
6-1 补偿器解耦 297
§6 解耦控制 297
6-2 状态反馈解耦 300
习题 307
附录 线性代数基本知识 310
§1 矩阵 310
1-1 矩阵的定义 310
1-2 转置矩阵 311
1-3 矩阵的运算 311
2-1 行列式 315
§2 矩阵的行列式和逆矩阵 315
2-2 行列式的一些性质 316
2-3 逆矩阵 316
2-4 逆矩阵的一些性质 317
2-5 矩阵的秩 318
§3 线性代数方程组 318
3-1 线性代数方程组的表示 318
3-2 向量的线性无关与线性相关 319
3-3 线性代数方程组解的判别定理 321