現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)

緒論
第1章 控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型
1.1 控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式
1.1.1 狀態(tài)、狀態(tài)變量和狀態(tài)空間
1.1.2 控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式
1.1.3 線性系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的結(jié)構(gòu)圖和信號流圖
1.2 建立狀態(tài)空間表達(dá)式的直接方法
1.2.1　系統(tǒng)舉例
1.2.2 多變量系統(tǒng)舉例
1.3　系統(tǒng)線性微分方程轉(zhuǎn)換為狀態(tài)空間表達(dá)式
1.3.1 輸入函數(shù)中不包含導(dǎo)數(shù)項(xiàng)時的變換
1.3.2 輸入函數(shù)中包含導(dǎo)數(shù)項(xiàng)時的變換
1.4　系統(tǒng)傳遞函數(shù)變換為狀態(tài)空間表達(dá)式
1.4.1 與微分方程形式直接對應(yīng)的變換法
1.4.2 基于梅遜公式的信號流圖法
1.4.3 部分分式法化對角線標(biāo)準(zhǔn)形或約當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)形
1.5 結(jié)構(gòu)圖分解法建立狀態(tài)空間表達(dá)式
1.5.1 基本環(huán)節(jié)的狀態(tài)變量圖
1.5.2 閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的狀態(tài)變量實(shí)現(xiàn)
1.6 狀態(tài)方程的線性變換
1.6.1 狀態(tài)向量的線性變換
1.6.2 系統(tǒng)特征值的不變性
1.6.3 化系統(tǒng)矩陣A為對角標(biāo)準(zhǔn)形或約當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)形
1.7 多變量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)陣
1.7.1 傳遞函數(shù)陣的概念
1.7.2 系統(tǒng)傳遞函數(shù)陣的直接求法和結(jié)構(gòu)圖求法
1.7.3 由狀態(tài)空間表達(dá)式求傳遞函數(shù)陣_
1.7.4 傳遞函數(shù)陣的不變性
1.7.5 子系統(tǒng)串并聯(lián)與閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)陣
解題示范
學(xué)習(xí)指導(dǎo)與小結(jié)
習(xí)題
第2章 控制系統(tǒng)的狀態(tài)方程求解
2.1 線性定常系統(tǒng)狀態(tài)方程的解
2.1.1 齊次狀態(tài)方程的解
2.1.2 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣
2.1.3 非齊次狀態(tài)方程的解
2.1.4 系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)及脈沖響應(yīng)矩陣
2.2 線性定常連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的幾種算法
2.2.1 拉普拉斯變換法
2.2.2 冪級數(shù)法——直接計(jì)算法
2.2.3 對角形法與約當(dāng)形法
2.2.4 化e為A的有限項(xiàng)法
2.2.5 最小多項(xiàng)式
2.3 線性離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式及連續(xù)系統(tǒng)的離散化
2.3.1 線性離散系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式
2.3.2 線性定常連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程的離散化
2.3.3 線性連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程離散化的近似方法
2.4 線性定常離散系統(tǒng)狀態(tài)方程求解
2.4.1 迭代法求解
2.4.2 z變換法求解
2.4.3 離散系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣
解題示范
學(xué)習(xí)指導(dǎo)與小結(jié)
習(xí)題
第3章 控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析
3.1 線性控制系統(tǒng)能控性和能觀測性概述
3.2 線性連續(xù)系統(tǒng)的能控性
3.2.1 狀態(tài)能控性
3.2.2 線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)能控性
3.2.3 線性定常系統(tǒng)的輸出能控性
3.3 線性連續(xù)系統(tǒng)的能觀測性
3.3.1 狀態(tài)能觀測性
3.3.2 線性定常連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)能觀測性
3.4 線性離散系統(tǒng)的能控性和能觀測性
3.4.1 線性定常離散系統(tǒng)的能控性
3.4.2 線性定常離散系統(tǒng)的能觀測性
3.4.3 離散化系統(tǒng)的能控性和能觀測性
3.5 對偶性原理
3.6 系統(tǒng)的能控性和能觀測性與傳遞函數(shù)陣的關(guān)系
3.6.1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分解
3.6.2 系統(tǒng)傳遞函數(shù)中零點(diǎn)、極點(diǎn)相消定理
3.7 系統(tǒng)的能控標(biāo)準(zhǔn)形和能觀測標(biāo)準(zhǔn)形
3.7.1 系統(tǒng)的能控標(biāo)準(zhǔn)形
3.7.2 系統(tǒng)的能觀測標(biāo)準(zhǔn)形
3.8 實(shí)現(xiàn)問題
3.8.1 定義和基本特性
3.8.2 按標(biāo)準(zhǔn)形實(shí)現(xiàn)
3.8.3 最小實(shí)現(xiàn)
解題示范
學(xué)習(xí)指導(dǎo)與小結(jié)
習(xí)題
第4章 控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間設(shè)計(jì)
4.1 狀態(tài)反饋和輸出反饋
4.1.1 狀態(tài)反饋
4.1.2 輸出反饋
4.1.3 閉環(huán)系統(tǒng)的能控性和能觀測性
4.2 極點(diǎn)配置
4.2.1 狀態(tài)反饋極點(diǎn)配置
4.2.2 具有輸入變換器和串聯(lián)補(bǔ)償器的狀態(tài)反饋極點(diǎn)配置
4.2.3 輸出反饋極點(diǎn)配置
4.3 解耦控制
4.3.1 解耦的定義
4.3.2 串聯(lián)解耦
4.3.3 狀態(tài)反饋解耦
4.4 狀態(tài)觀測器設(shè)計(jì)
4.4.1 狀態(tài)重構(gòu)原理
4.4.2 全維狀態(tài)觀測器的設(shè)計(jì)
4.4.3 降維狀態(tài)觀測器的設(shè)計(jì)
4.5 帶狀態(tài)觀測器的狀態(tài)反饋閉環(huán)系統(tǒng)
4.5.1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
4.5.2 系統(tǒng)的基本特性
解題示范
學(xué)習(xí)指導(dǎo)與小結(jié)
習(xí)題
第5章 控制系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
5.1 李雅普諾夫穩(wěn)定性定義
5.1.1 平衡狀態(tài)
5.1.2 范數(shù)的概念
5.1.3 李雅普諾夫穩(wěn)定性定義
5.2 李雅普諾夫穩(wěn)定性理論
5.2.1 李雅普諾夫第一法
5.2.2 二次型函數(shù)
5.2.3 李雅普諾夫第二法
5.3 線性系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
5.3.1 線性定常連續(xù)系統(tǒng)
5.3.2 線性時變連續(xù)系統(tǒng)
5.3.3 線性定常離散系統(tǒng)
5.3.4 線性時變離散系統(tǒng)
5.4 非線性系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
5.4.1 克拉索夫斯基法
5.4.2 阿依捷爾曼法
5.4.3 變量-梯度法
5.5 李雅普諾夫第二法在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
5.5.1 狀態(tài)反饋的設(shè)計(jì)
5.5.2 用李雅普諾夫函數(shù)估算系統(tǒng)響應(yīng)的快速性
5.5.3 參數(shù)最優(yōu)化設(shè)計(jì)
解題示范
學(xué)習(xí)指導(dǎo)與小結(jié)
習(xí)題
第6章 現(xiàn)代控制理論的MATLAB仿真與系統(tǒng)的模擬試驗(yàn)
6.1 MATLAB簡介
6.1.1 MATLAB的安裝：
6.1.2 MATLAB桌面系統(tǒng)
6.1.3 MATI_AB命令窗口
6.2 MATLAB基本操作命令
6.2.1 簡單矩陣的輸入
6.2.2 復(fù)數(shù)矩陣的輸入
6.2.3 MATLAB語句和變量
6.2.4 語句以“％”開始和以分號“；”結(jié)束的特殊效用
6.2.5 工作空間信息的獲取、退出和保存
6.2.6 常數(shù)與算術(shù)運(yùn)算符
6.2.7 選擇輸出格式
6.2.8 MATLAB圖形窗口
6.2.9 剪貼板的使用
6.2.1 0MATLAB編程指南
6.3 MATLAB用于控制系統(tǒng)的計(jì)算與建模
6.3.1 用MATLAB建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
6.3.2 模型之間的轉(zhuǎn)換
6.3.3 子系統(tǒng)的連接
6.3.4 系統(tǒng)的零點(diǎn)、極點(diǎn)及特征多項(xiàng)式
6.3.5 狀態(tài)的線性變換與標(biāo)準(zhǔn)形
6.3.6 LTI對象的域元素求取
6.4 MATLAB用于控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)
6.4.1 MATLAB繪制二維圖形的基本知識
6.4.2 用MATLAB分析控制系統(tǒng)性能
6.4.3 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
6.5 Simulink方法建模與仿真
6.6 現(xiàn)代控制理論的模擬實(shí)驗(yàn)與Simulink仿真
實(shí)驗(yàn)一時間響應(yīng)測試
實(shí)驗(yàn)二狀態(tài)觀測器設(shè)計(jì)及帶觀測器的閉環(huán)系統(tǒng)響應(yīng)測試
實(shí)驗(yàn)三多變量解耦控制
附錄MATLAB常用命令
參考文獻(xiàn)