绪论 1
第五篇 线性离散控制系统篇 5
第8章 线性离散控制系统 6
8.1概述 6
8.1.1离散控制系统简介 6
8.1.2离散控制系统的特点和研究方法 8
8.2信号采样与恢复 8
8.2.1信号采样 9
8.2.2采样定理 10
8.2.3信号恢复 12
8.3z变换 13
8.3.1z变换的定义 13
8.3.2z变换的方法 14
8.3.3z变换的基本定理 17
8.3.4z反变换 19
8.4离散控制系统的数学模型 22
8.4.1差分方程 22
8.4.2脉冲传递函数 24
8.4.3离散控制系统的动态结构图 27
8.5离散控制系统的性能分析 33
8.5.1稳定性 33
8.5.2动态性能 39
8.5.3稳态误差 42
8.6离散控制系统的数字校正 45
8.6.1模拟控制器的离散化 46
8.6.2根轨迹法校正 47
8.6.3频率特性法校正 50
8.6.4数字控制器直接设计法 52
小结 63
习题 64
第六篇 非线性控制系统基础篇 69
第9章 非线性控制系统 70
9.1概述 70
9.1.1非线性系统 70
9.1.2常见的非线性特性 71
9.1.3非线性控制系统的特点 73
9.2相平面法 74
9.2.1相平面法的基本概念 74
9.2.2相平面图的绘制 77
9.2.3非线性控制系统的相平面分析 83
9.3描述函数法 91
9.3.1描述函数法的基本概念 91
9.3.2非线性特性的描述函数 92
9.3.3非线性控制系统的描述函数法分析 97
9.4改善非线性控制系统性能的措施 104
9.4.1改变线性部分的参数和结构 104
9.4.2改变非线性特性 105
9.4.3非线性特性的利用 106
小结 107
习题 108
第七篇 现代控制理论基础篇 113
第10章 控制系统的状态空间描述 114
10.1控制系统及其描述 114
10.1.1控制系统 114
10.1.2控制系统的特性与分类 114
10.1.3控制系统的输入-输出描述 115
10.2控制系统的状态空间模型 117
10.2.1基本概念 117
10.2.2线性系统的状态空间描述 121
10.2.3状态空间描述的模拟结构图 123
10.3系统状态空间表达式的建立 124
10.3.1由系统的模拟结构图建立状态空间表达式 124
10.3.2由系统的物理机理直接建立状态空间表达式 125
10.3.3由系统的微分方程或传递函数建立状态空间描述 128
10.4状态空间描述的线性变换 131
10.4.1线性变换 131
10.4.2系统的特征值和特征向量 133
10.4.3化状态空间表达式为对角线标准型 134
10.4.4化状态空间表达式为约当标准型 136
10.5由状态空间描述求传递函数阵 139
10.5.1系统的传递函数矩阵 139
10.5.2系统的输入-输出描述与状态空间描述方法比较 142
10.6组合系统的状态空间描述和传递函数阵 142
10.6.1并联组合系统 143
10.6.2串联组合系统 143
10.6.3输出反馈系统 144
10.7离散系统的状态空间描述 144
10.8系统模型的计算机表示及转换 145
10.8.1模型的建立与转换 146
10.8.2建立组合系统的状态空间描述 148
小结 150
习题 150
第11章 线性控制系统的动态分析 153
11.1线性时变系统状态方程的求解 153
11.1.1线性时变系统状态方程解的存在性与唯一性 153
11.1.2线性齐次微分方程组的解空间 153
11.1.3系统的状态转移矩阵 153
11.1.4系统状态转移矩阵的性质 154
11.1.5系统的自由运动 155
11.1.6线性时变系统的一般运动 155
11.1.7线性时变系统状态转移矩阵Φ （t，t0）的计算 157
11.2线性时不变系统状态方程的求解 158
11.2.1状态转移矩阵 158
11.2.2状态转移矩阵的性质 160
11.2.3状态转移矩阵Φ（t）的计算 160
11.2.4线性时不变系统的运动 166
11.3线性连续系统状态空间表达式的离散化 168
11.3.1线性时变系统的离散化 168
11.3.2线性时不变系统的离散化 169
11.3.3近似离散化 171
11.4离散系统状态方程的解 172
11.4.1递推法 172
11.4.2z变换法 175
小结 177
习题 177
第12章 线性时不变系统的能控性和能观性 180
12.1系统的能控性及其判别 180
12.1.1能控性定义 181
12.1.2能控性判据 182
12.2系统的能观性及其判别 185
12.2.1能观性定义 185
12.2.2能观性判据 186
12.3能控性与能观性的对偶关系 187
12.3.1对偶系统 187
12.3.2对偶原理 187
12.4约当型方程的能控性、能观性 187
12.4.1线性变换不改变系统的能控性、能观性判据 188
12.4.2约当型方程的能控性、能观性判据 188
12.5线性离散系统的能控性与能观性 190
12.5.1能控性 191
12.5.2能观性 192
12.6线性时不变系统结构分解 193
12.6.1系统状态空间结构及子空间的性质 194
12.6.2系统的结构分解 196
12.7线性时不变系统的标准型与最小实现 201
12.7.1化系统状态空间描述为能控规范型 201
12.7.2线性时不变系统的最小实现 207
小结 208
习题 209
第13章 系统的运动稳定性 213
13.1 BIBO稳定性 213
13.1.1 BIBO稳定的概念 213
13.1.2判据 214
13.2李雅普诺夫稳定性定义 215
13.2.1系统的平衡状态 215
13.2.2李雅普诺夫稳定性的几个定义 216
13.3李雅普诺夫第一法 217
13.3.1线性系统的稳定判据 218
13.3.2非线性系统的稳定性 218
13.3.3系统内部稳定和外部稳定的关系 219
13.4李雅普诺夫第二法 221
13.4.1预备知识 222
13.4.2李雅普诺夫第二法的判稳定理 223
13.5线性系统稳定性分析 229
13.5.1线性时不变连续系统渐近稳定的判别 229
13.5.2线性时不变离散系统渐近稳定的判别 234
13.5.3线性时变连续系统渐近稳定的判别 235
13.6李雅普诺夫方法在非线性系统中的应用 236
13.6.1克拉索夫斯基法 236
13.6.2变量梯度法 238
小结 241
习题 242
第14章 线性时不变系统的综合 244
14.1反馈控制系统的基本结构 244
14.1.1状态反馈 246
14.1.2输出反馈 246
14.1.3反馈控制系统的能控能观性 247
14.2状态反馈系统的极点配置 249
14.2.1极点配置定理 249
14.2.2系统极点配置 252
14.2.3状态反馈的应用——状态反馈下闭环系统的镇定问题 263
14.3状态重构与状态观测器的设计 264
14.3.1状态估计 264
14.3.2全维观测器设计 264
14.3.3降维观测器 267
14.4带观测器的状态反馈系统的综合 270
14.4.1系统的描述 270
14.4.2闭环系统的基本特性 271
小结 273
习题 273
参考文献 276