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现代控制理论及应用 2013年版
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资料介绍
现代控制理论及应用
出版时间：2013年版
内容简介
《现代控制理论及应用》是中国地质大学（武汉）研究生院资助建设的研究生精品教材之一，详细介绍了现代控制理论的基本理论知识及现代控制系统的分析与设计的主要方法。全书共分8章，内容涉及到线性控制系统与最优控制系统。第1章介绍了控制理论的发展及现代控制理论的主要内容；第2章介绍了现代控制理论的核心基础知识状态空间分析法，以及基于状态空间分析法的系统建模方法；第3章介绍了状态空间模型的数学处理方法即状态空间模型的线性变换；第4章介绍了状态空间中的传递函数矩阵的基本知识；第5章介绍了基于状态空间分析法的系统分析，包括系统动态特性分析、系统可控性与可观性分析、系统稳定性分析；第6章介绍了基于状态空间分析法的控制系统的综合与控制器设计，包括反馈控制器设计、极点配置、系统镇定、系统解耦、状态观测器设计；第7章介绍了最优控制理论的基本知识与应用，包括静态优化问题的求解、动态优化问题求解中的经典变分法、现代变分法等；第8章介绍了现代控制理论在倒立摆控制系统中的应用。《现代控制理论及应用》可作为高等学校控制科学与工程、仪器科学与工程、机械工程、电气工程等学科的研究生教材，也可作为自动化专业、测控技术与仪器专业、机械、动力、冶金、电气工程及其自动化专业等的本科生教材，还可供从事控制理论与控制工程研究、设计和应用的科技工作者参考使用。
目录
第1章 绪论
1.1 控制理论的产生与发展
1.1.1 控制理论的萌芽阶段
1.1.2 控制理论的起步阶段
1.1.3 控制理论的形成阶段——经典控制理论
1.1.4 控制理论的发展阶段——现代控制理论
1.2 现代控制理论的主要内容
1.2.1 线性系统理论
1.2.2 非线性系统理论
1.2.3 最优控制理论
1.2.4 随机控制理论与最优估计
1.2.5 系统辨识理论
1.2.6 智能控制
1.2.7 自适应控制
1.2.8 鲁棒控制
1.2.9 模糊控制
1.2.10 神经网络控制
1.2.11 实时专家控制
1.2.12 定性控制
1.2.13 预测控制
1.2.14 分布式控制系统
第2章 基于状态空间法的系统建模
2.1 状态空间法概述
2.1.1 状态空间的基本概念
2.1.2 状态空间模型的组成
2.1.3 状态空间模型的种类
2.1.4 状态空间模型的系统框图
2.1.5 状态空间模型的模拟结构图
2.2 状态空间模型的建模方法
2.2.1 根据系统模拟结构图建立状态空间模型
2.2.2 根据系统运行机理建立状态空间模型
2.2.3 根据系统的输入输出关系建立状态空间模型
2.3 多输入-多输出系统的实现
2.4 离散时间系统的状态空间表达式
2.5 时变系统和非线性系统的状态空问表达式
2.5.1 线性时变系统
2.5.2 非线性系统
习题
第3章 状态空间模型的线性变换
3.1 状态空间的线性变换
3.2 系统特征值的不变性及系统的不变量
3.3 化状态方程为对角线标准型
3.4 化状态方程为约旦标准型
3.5 状态空间表达式的可控标准型和可观标准型
3.5.1 可控标准型
3.5.2 可观标准型
习题
第4章 传递函数矩阵
4.1 传递函数矩阵的定义
4.2 由状态空间表达式求传递函数矩阵
习题
第5章 基于状态空间分析法的系统分析
5.1 系统动态特性分析
5.1.1 线性定常系统状态方程的解
5.1.2 线性时变系统状态方程的解
5.1.3 线性离散系统状态方程的解
5.1.4 连续时间状态空间表达式的离散化
5.2 系统可控性与可观性分析
5.2.1 线性定常连续系统的可控性
5.2.2 线性定常连续系统的可观性
5.2.3 离散时间系统的可控性与可观性
5.2.4 时变系统的可控性与可观性
5.2.5 可控性与可观性的对偶关系
5.3 系统稳定性分析
5.3.1 李雅普诺夫稳定性的定义
5.3.2 李雅普诺夫稳定性的基本定理
5.3.3 李雅普诺夫方法在线性系统中的应用
5.3.4 李雅普诺夫方法在非线性系统中的应用
习题
第6章 系统综合与设计
6.1 反馈控制器设计
6.1.1 状态反馈
6.1.2 输出反馈
6.1.3 从输出到状态矢量导数的反馈
6.1.4 反馈控制闭环系统的可控性与可观性
6.2 极点配置
6.2.1 采用状态反馈进行极点配置的条件
6.2.2 采用输出反馈到主进行极点配置的条件
6.2.3 采用输出反馈进行极点配置的条件
6.3 系统镇定
6.4 系统解耦
6.4.1 补偿器解耦
6.4.2 状态反馈解耦
6.5 状态观测器设计
6.5.1 全维观测器设计
6.5.2 设计观测器的爱克曼（Ackermann）公式
习题
第7章 最优控制理论与应用
7.1 概述
7.2 静态优化问题的求解
7.2.1 无约束普通函数的静态优化问题
7.2.2 有等式约束普通函数的静态优化问题
7.3 经典变分法及其在最优控制中的应用
7.3.1 变分法基础
7.3.2 欧拉方程与横截条件
7.4 现代变分法及其在最优控制中的应用
7.4.1 极小值原理及其应用
7.4.2 时间最优控制
7.4.3 线性二次型最优控制
7.4.4 动态规划
习题
第8章 现代控制理论在倒立摆系统中的应用
8.1 倒立摆系统简介
8.1.1 倒立摆系统分类
8.1.2 单级倒立摆系统的体系结构
8.2 单级倒立摆系统的数学模型
8.3 倒立摆系统特性分析
8.4 倒立摆系统状态反馈控制器设计与仿真
8.4.1 状态反馈控制策略的实现
8.4.2 状态反馈控制策略的仿真分析
8.5 倒立摆系统LQR设计与仿真
8.5.1 LQR最优控制策略的实现
8.5.2 LQR最优控制策略的仿真分析
8.6 极点配置法与LQR法对比分析
参考文献
出版时间：2013年版
内容简介
《现代控制理论及应用》是中国地质大学（武汉）研究生院资助建设的研究生精品教材之一，详细介绍了现代控制理论的基本理论知识及现代控制系统的分析与设计的主要方法。全书共分8章，内容涉及到线性控制系统与最优控制系统。第1章介绍了控制理论的发展及现代控制理论的主要内容；第2章介绍了现代控制理论的核心基础知识状态空间分析法，以及基于状态空间分析法的系统建模方法；第3章介绍了状态空间模型的数学处理方法即状态空间模型的线性变换；第4章介绍了状态空间中的传递函数矩阵的基本知识；第5章介绍了基于状态空间分析法的系统分析，包括系统动态特性分析、系统可控性与可观性分析、系统稳定性分析；第6章介绍了基于状态空间分析法的控制系统的综合与控制器设计，包括反馈控制器设计、极点配置、系统镇定、系统解耦、状态观测器设计；第7章介绍了最优控制理论的基本知识与应用，包括静态优化问题的求解、动态优化问题求解中的经典变分法、现代变分法等；第8章介绍了现代控制理论在倒立摆控制系统中的应用。《现代控制理论及应用》可作为高等学校控制科学与工程、仪器科学与工程、机械工程、电气工程等学科的研究生教材，也可作为自动化专业、测控技术与仪器专业、机械、动力、冶金、电气工程及其自动化专业等的本科生教材，还可供从事控制理论与控制工程研究、设计和应用的科技工作者参考使用。
目录
第1章 绪论
1.1 控制理论的产生与发展
1.1.1 控制理论的萌芽阶段
1.1.2 控制理论的起步阶段
1.1.3 控制理论的形成阶段——经典控制理论
1.1.4 控制理论的发展阶段——现代控制理论
1.2 现代控制理论的主要内容
1.2.1 线性系统理论
1.2.2 非线性系统理论
1.2.3 最优控制理论
1.2.4 随机控制理论与最优估计
1.2.5 系统辨识理论
1.2.6 智能控制
1.2.7 自适应控制
1.2.8 鲁棒控制
1.2.9 模糊控制
1.2.10 神经网络控制
1.2.11 实时专家控制
1.2.12 定性控制
1.2.13 预测控制
1.2.14 分布式控制系统
第2章 基于状态空间法的系统建模
2.1 状态空间法概述
2.1.1 状态空间的基本概念
2.1.2 状态空间模型的组成
2.1.3 状态空间模型的种类
2.1.4 状态空间模型的系统框图
2.1.5 状态空间模型的模拟结构图
2.2 状态空间模型的建模方法
2.2.1 根据系统模拟结构图建立状态空间模型
2.2.2 根据系统运行机理建立状态空间模型
2.2.3 根据系统的输入输出关系建立状态空间模型
2.3 多输入-多输出系统的实现
2.4 离散时间系统的状态空间表达式
2.5 时变系统和非线性系统的状态空问表达式
2.5.1 线性时变系统
2.5.2 非线性系统
习题
第3章 状态空间模型的线性变换
3.1 状态空间的线性变换
3.2 系统特征值的不变性及系统的不变量
3.3 化状态方程为对角线标准型
3.4 化状态方程为约旦标准型
3.5 状态空间表达式的可控标准型和可观标准型
3.5.1 可控标准型
3.5.2 可观标准型
习题
第4章 传递函数矩阵
4.1 传递函数矩阵的定义
4.2 由状态空间表达式求传递函数矩阵
习题
第5章 基于状态空间分析法的系统分析
5.1 系统动态特性分析
5.1.1 线性定常系统状态方程的解
5.1.2 线性时变系统状态方程的解
5.1.3 线性离散系统状态方程的解
5.1.4 连续时间状态空间表达式的离散化
5.2 系统可控性与可观性分析
5.2.1 线性定常连续系统的可控性
5.2.2 线性定常连续系统的可观性
5.2.3 离散时间系统的可控性与可观性
5.2.4 时变系统的可控性与可观性
5.2.5 可控性与可观性的对偶关系
5.3 系统稳定性分析
5.3.1 李雅普诺夫稳定性的定义
5.3.2 李雅普诺夫稳定性的基本定理
5.3.3 李雅普诺夫方法在线性系统中的应用
5.3.4 李雅普诺夫方法在非线性系统中的应用
习题
第6章 系统综合与设计
6.1 反馈控制器设计
6.1.1 状态反馈
6.1.2 输出反馈
6.1.3 从输出到状态矢量导数的反馈
6.1.4 反馈控制闭环系统的可控性与可观性
6.2 极点配置
6.2.1 采用状态反馈进行极点配置的条件
6.2.2 采用输出反馈到主进行极点配置的条件
6.2.3 采用输出反馈进行极点配置的条件
6.3 系统镇定
6.4 系统解耦
6.4.1 补偿器解耦
6.4.2 状态反馈解耦
6.5 状态观测器设计
6.5.1 全维观测器设计
6.5.2 设计观测器的爱克曼（Ackermann）公式
习题
第7章 最优控制理论与应用
7.1 概述
7.2 静态优化问题的求解
7.2.1 无约束普通函数的静态优化问题
7.2.2 有等式约束普通函数的静态优化问题
7.3 经典变分法及其在最优控制中的应用
7.3.1 变分法基础
7.3.2 欧拉方程与横截条件
7.4 现代变分法及其在最优控制中的应用
7.4.1 极小值原理及其应用
7.4.2 时间最优控制
7.4.3 线性二次型最优控制
7.4.4 动态规划
习题
第8章 现代控制理论在倒立摆系统中的应用
8.1 倒立摆系统简介
8.1.1 倒立摆系统分类
8.1.2 单级倒立摆系统的体系结构
8.2 单级倒立摆系统的数学模型
8.3 倒立摆系统特性分析
8.4 倒立摆系统状态反馈控制器设计与仿真
8.4.1 状态反馈控制策略的实现
8.4.2 状态反馈控制策略的仿真分析
8.5 倒立摆系统LQR设计与仿真
8.5.1 LQR最优控制策略的实现
8.5.2 LQR最优控制策略的仿真分析
8.6 极点配置法与LQR法对比分析
参考文献
