第1章 绪论 1
1.1控制理论的研究对象 1
1.2控制理论的发展历程 2
1.3现代控制理论的基本内容 5
1.4与经典控制理论的比较与联系 6
1.5本书的主要内容和特点 7
第2章 预备知识 9
2.1基本概念和定义 9
2.2基本运算 13
2.3矩阵的特征方程、特征值和特征向量 18
2.4矩阵的相似变换 23
2.5二次型概念 32
2.6矩阵的微分和积分 34
2.7利用MATLAB进行矩阵运算 37
思考题与习题 40
第3章 系统的状态空间描述 42
3.1状态空间的基本概念 42
3.1.1几个定义 42
3.1.2状态空间表达式的一般形式 43
3.1.3状态空间表达式的系统方框图和状态变量图 46
3.2状态空间表达式的建立 47
3.2.1系统的状态空间的列写 47
3.2.2由高阶微分方程化为状态空间描述 51
3.2.3由传递函数建立状态空间表达式 64
3.3状态空间描述转化为传递函数 70
3.3.1由状态空间描述求传递函数 70
3.3.2组合系统的状态空间描述和传递函数矩阵 74
3.4状态矢量的线性变换 78
3.4.1系统状态方程的非唯一性 78
3.4.2系统特征值的不变性 80
3.4.3特征矢量 81
3.4.4状态空间描述变换为约当标准型 82
3.5离散时间系统的状态空间描述 88
3.5.1离散系统的状态空间表达式 88
3.5.2由差分方程化为状态空间表达式 89
3.5.3由脉冲传递函数化为状态空间表达式 92
3.5.4由离散系统状态空间表达式求脉冲传递函数矩阵 94
3.6利用MATLAB进行线性系统的状态描述 95
思考题与习题 99
第4章 线性动态系统的运动分析 102
4.1线性定常齐次状态方程的求解 102
4.2矩阵指数函数及状态转移矩阵 105
4.3线性定常非齐次状态方程的求解 114
4.4连续系统的时间离散化 115
4.4.1连续时间线性系统的离散化模型 116
4.4.2连续时间线性系统近似离散化模型 117
4.5线性离散系统的运动分析 117
4.5.1迭代法 118
4.5.2 z变换法求解 119
4.6利用MATLAB进行线性系统的运动分析 120
思考题与习题 126
第5章 线性控制系统的能控性和能观测性 128
5.1线性定常连续系统的能控性 128
5.2线性连续系统的能观测性 132
5.3能控性和能观测性与传递函数零极点的关系 133
5.4对偶原理 135
5.5能控标准型和能观测标准型 136
5.6系统的结构分解 141
5.7传递函数阵的实现问题 145
5.7.1单输入单输出系统的实现问题 145
5.7.2多输入多输出系统的实现问题 149
5.8离散系统的能控性与能观测性 152
5.9利用MATLAB分析系统的能控性和能观测性 154
思考题与习题 157
第6章 控制系统的稳定性与李亚普诺夫方法 160
6.1稳定性的概念 160
6.1.1外部稳定性 160
6.1.2内部稳定性 161
6.1.3内部稳定性和外部稳定性的关系 162
6.2李亚普诺夫意义下稳定性的定义 162
6.2.1平衡状态 162
6.2.2范数的概念 163
6.2.3李亚普诺夫稳定性定义 164
6.3李亚普诺夫稳定性理论 165
6.3.1李亚普诺夫第一法（间接法） 166
6.3.2李亚普诺夫第二法 167
6.3.3二次型及其正定性 168
6.3.4李亚普诺夫第二法稳定性定理 169
6.4线性定常连续系统的稳定性 172
6.4.1线性连续系统稳定性分析 173
6.4.2线性时变连续系统 176
6.5线性定常离散系统的稳定性 177
6.6非线性系统的稳定性分析 178
6.6.1克拉索夫斯基法 178
6.6.2变量梯度法 180
6.7利用MATLAB分析系统的稳定 182
6.7.1利用李亚普诺夫第一法判断系统的稳定性 182
6.7.2利用李亚普诺夫第二法判断系统的稳定性 183
思考题与习题 184
第7章 线性反馈控制系统的综合 186
7.1状态反馈与输出反馈 186
7.1.1状态反馈 186
7.1.2输出反馈 187
7.2反馈控制对能控性与能观测性的影响 188
7.3闭环系统极点配置 189
7.4采用状态观测器的状态反馈系统 194
7.4.1状态重构问题 194
7.4.2状态观测器的存在条件 194
7.4.3状态观测器的设计 196
7.5带有状态观测器的状态反馈系统 202
7.6解耦控制 205
7.7 MATLAB在闭环极点配置及状态观测器设计中的应用 212
7.7.1系统的极点配置 212
7.7.2用MATLAB设计状态观测器 215
思考题与习题 215
参考文献 218