第1章 绪论 1
1.1 控制理论的发展历程简介 1
1.2 现代控制理论的主要内容 2
1.3 本书内容及其特点 2
习题与解答 3
第2章 控制系统的状态空间描述 4
2.1 几个重要概念 4
2.2 状态空间表达式的一般形式 4
2.3 状态空间表达式的建立 5
2.3.1 由物理系统的机理直接建立状态空间表达式 5
2.3.2 由高阶微分方程化为状态空间描述 5
2.3.3 由传递函数建立状态空间表达式 7
2.4 线性变换 9
2.4.1 把状态方程变换为对角标准型 10
2.4.2 把状态方程化为约当标准型 10
习题与解答 11
第3章 状态方程的解 49
3.1 线性定常系统状态方程的解 49
3.2 状态转移矩阵 49
3.3 线性时变系统齐次状态方程的解 51
3.4 线性时变系统非齐次状态方程的解 51
3.5 线性连续系统的时间离散化 52
3.6 离散时间系统状态方程的解 52
习题与解答 53
第4章 线性系统的能控性与能观性 89
4.1 定常离散系统 89
4.2 定常连续系统的能控性 90
4.3 定常连续系统的能观性 91
4.4 线性时变系统的能控性及能观性 92
4.5 能控性与能观性的对偶关系 92
4.6 线性定常系统的结构分解 93
4.6.1 系统能控性分解 93
4.6.2 系统的能观性分解 94
4.6.3 系统按能控性与能观性进行标准分解 94
4.7 能控性、能观性与传递函数矩阵的关系 95
4.7.1 单输入单输出系统 95
4.7.2 多输入多输出系统 95
4.8 能控标准型和能观标准型 95
4.8.1 系统的能控标准型 96
4.8.2 系统的能观标准型 96
4.9 系统的实现 97
4.9.1 单输入单输出系统的实现问题 97
4.9.2 多输入多输出系统的实现问题 98
4.9.3 传递函数矩阵的最小实现 98
习题与解答 100
第5章 控制系统的李雅普诺夫稳定性分析 146
5.1 稳定性的基本概念 146
5.2 李雅普诺夫稳定性理论 148
5.2.1 李雅普诺夫第一方法 148
5.2.2 李雅普诺夫第二方法 148
习题与解答 151
第6章 状态反馈和状态观测器 177
6.1 状态反馈 177
6.1.1 基本概念 177
6.1.2 单输入系统极点配置的算法 178
6.1.3 多输入系统的极点配置 178
6.1.4 利用MATLAB实现极点配置 181
6.2 应用状态反馈实现解耦控制 181
6.2.1 问题的提出 181
6.2.2 实现解耦控制的条件和主要结论 182
6.2.3 解耦算法 183
6.3 状态观测器 183
习题与解答 186
第7章 最优控制 225
7.1 求解最优控制的变分方法 225
7.1.1 泛函与变分法 225
7.1.2 欧拉方程 226
7.1.3 横截条件 226
7.1.4 含有多个未知函数泛函的极值 226
7.1.5 条件极值 227
7.1.6 最优控制问题的变分解法 227
7.2 最大值原理 229
7.2.1 最大值原理 229
7.2.2 古典变分法与最小值原理 230
7.3 动态规划 230
7.3.1 多级决策过程与最优性原理 230
7.3.2 离散系统动态规划 231
7.3.3 连续系统的动态规划 231
7.4 线性二次型性能指标的最优控制 231
7.4.1 状态调节器 232
7.4.2 输出调节器 233
7.4.3 跟踪问题 234
7.4.4 利用MATLAB求解最优控制 234
7.5 快速控制系统 235
习题与解答 235
第8章 状态估计（卡尔曼滤波） 280
8.1 最小方差估计 280
8.2 线性最小方差估计 281
8.3 最小二乘估计 281
8.4 投影定理 283
8.5 卡尔曼滤波 283
8.6 利用MATLAB实现状态估计 284
习题与解答 285
参考文献 312