第0章 緒論

0．1 控制理論的產生及發展

0．2 現代控制理論的基本內容

0．3 本書的內容和特點

第1章 控制繫統的狀態空間描述

1．1 狀態及狀態空間表達式

1．1．1 控制繫統中狀態的基本概念

1．1．2 狀態空間表達式及一般形式

1．1．3 狀態空間表達式的狀態變量圖與信號流圖

1．2 根據繫統的物理機理建立狀態空間表達式

1．3 由繫統的微分方程式建立狀態空間表達式

1．3．1 微分方程式中不含輸入函數導數項

1．3．2 微分方程式中含輸入函數導數項

1．4 由繫統結構圖建立狀態空間表達式

1．5 由繫統的傳遞函數建立狀態空間表達式

1．5．1 標準型法

1．5．2 串聯法

1．5．3 並聯法

1．6 繫統的狀態空間表達式與傳遞函數陣

1．6．1 由繫統的狀態空間表達式求傳遞函數陣

1．6．2 由組合繫統的狀態空間表達式求傳遞函數陣

1．7 繫統狀態向量的線性變換

1．7．1 線性變換

1．7．2 化狀態方程式為對角線標準型

1．7．3 化狀態方程式為約當標準型

1．8 離散時間繫統的狀態空間表達式

1．8．1 狀態空間表達式描述

1．8．2 差分方程式化為狀態空間表達式

1．8．3 脈衝傳遞函數化為狀態空間表達式

1．8．4 由狀態空間表達式求脈衝傳遞函數陣

1．9 基於matlab的控制繫統狀態空間描述

1．9．1 利用matlab描述繫統模型

1．9．2 利用matlab實現狀態空間表達式與傳遞函數陣的相互轉換

1．9．3 利用matlab實現繫統的線性變換

1．9．4 利用matlab實現繫統模型的連接

習題解答

例題解答

典型題解

思考題

第2章 線性控制繫統狀態空間表達式的求解

2．1 線性定常連續繫統齊次狀態方程的解

2．2 線性定常連續繫統的狀態轉移矩陣

2．2．1 狀態轉移矩陣及其性質

2．2．2 矩陣指數函數的計算

2．3 線性定常連續繫統非齊次狀態方程的求解

2．4 線性時變連續繫統狀態方程式的求解

2．4．1 齊次狀態方程式的解

2．4．2 線性時變繫統狀態轉移矩陣

2．4．3 線性時變繫統非齊次狀態方程式的解

2．5 線性離散時間繫統狀態方程的求解

2．5．1 迭代法

2．5．2 z變換法

2．5．3 離散繫統狀態轉移矩陣的求解

2．6 線性連續時間繫統的離散化

2．6．1 線性定常繫統狀態方程式的離散化

2．6．2 線性時變繫統狀態方程式的離散化

2．6．3 近似離散化

2．7 利用matlab求解繫統狀態空間表達式

習題解答

例題解答

典型題解

思考題

第3章 線性控制繫統的能控性和能觀測性

3．1 繫統的能控性

3．1．1 線性時變連續繫統的能控性

3．1．2 線性定常連續繫統的能控性

3．1．3 線性離散時間繫統的能控性

3．2 繫統的能觀測性

3．2．1 線性時變連續繫統的能觀測性

3．2．2 線性定常連續繫統的能觀測性

3．2．3 線性離散時間繫統的能觀測性

3．3 能控性和能觀測性的對偶關繫

3．3．1 線性繫統的對偶原理

3．3．2 線性繫統的對偶關繫

3．4 單輸入單輸出繫統的能控標準型和能觀測標準型

3．4．1 能控標準型

3．4．2 能觀測標準型

3．5 繫統的結構分解

3．5．1 繫統按能控性分解

3．5．2 繫統按能觀測性分解

3．5．3 繫統按能控性和能觀測性分解

3．6 繫統的實現

3．6．1 實現問題的基本概念

3．6．2 單輸入單輸出繫統的標準型實現

3．6．3 多變量繫統的標準型實現

3．6．4 小實現

3．6．5 繫統的約當標準型實現

3．7 傳遞函數陣與能控性和能觀測性之間的關繫

3．7．1 單輸入單輸出繫統

3．7．2 多變量繫統

3．8 利用matlab分析繫統的能控性和能觀測性

習題解答

例題解答

典型題解

思考題

第4章 控制繫統的穩定性分析

4．1 繫統穩定的基本概念

4．1．1 外部穩定性和內部穩定性

4．1．2 李雅普諾夫穩定性

4．2 李雅普諾夫穩定性理論

4．2．1 李雅普諾夫法

4．2．2 李雅普諾夫第二法

4．3 線性繫統的李雅普諾夫穩定性分析

4．3．1 李雅普諾夫第二法在線性連續繫統中的應用

4．3．2 李雅普諾夫第二法在線性離散繫統中的應用

4．4 非線性繫統的李雅普諾夫穩定性分析

4．4．1 克拉索夫斯基法

4．4．2 變量-梯度法

4．4．3 阿捷爾曼法

4．5 利用matlab分析繫統的穩定性

4．5．1 利用特征值判斷繫統的穩定性

4．5．2 利用李雅普諾夫第二法判斷繫統的穩定性

習題解答

例題解答

典型題解

思考題

第5章 狀態反饋和狀態觀測器

5．1 線性反饋控制繫統的基本結構

5．1．1 狀態反饋

5．1．2 輸出反饋

5．1．3 從輸出到狀態向量導數x反饋

5．1．4 閉環繫統的能控性和能觀測性

5．2 繫統的極點配置

5．2．1 采用狀態反饋實現極點配置

5．2．2 采用從輸出到輸入端反饋實現極點配置

5．2．3 采用從輸出到狀態向量導數x反饋實現極點配置

s．2．4 多輸入多輸出繫統的極點配置

5．2．5 鎮定問題

5．3 解耦控制

5．3．1 串聯解耦

5．3．2 反饋解耦

5．4 狀態觀測器的設計

5．4．1 狀態重構問題

5．4．2 全維觀測器的設計

5．4．3 降維觀測器的設計

5．5 帶狀態觀測器的閉環控制繫統

5．5．1 閉環控制繫統的結構和狀態空間表達式

5．5．2 帶狀態觀測器的閉環繫統的基本特征

5．6 利用matlab實現繫統的狀態反饋和狀態觀測器

5．6．1 繫統的極點配置

5．6．2 狀態觀測器的設計

5．6．3 帶狀態觀測器的繫統極點配置

習題解答

例題解答

典型題解

思考題

第6章 控制

6．1 控制的基本概念

6．1．1 控制問題

6．1．2 控制的提法

6．2 控制中的變分法

6．2．1 變分法

6．2．2 應用變分法求解控制問題

6．3 極大值原理

6．3．1 連續繫統的極大值原理

6．3．2 離散繫統的極大值原理

6．4 線性二次型控制問題

6．4．1 線性二次型問題

6．4．2 狀態調節器

6．4．3 輸出調節器

6．4．4 輸出跟蹤器

6．5 利用matlab求解線性二次型控制問題

習題解答

例題解答

典型題解

思考題

第7章 線性繫統的狀態估計

7．1 概述

7．1．1 估計問題

7．1．2 估計的準則

7．1．3 狀態估計與繫統辨識

7．2 小二乘估計

7．3 線性小方差估計

7．4 卡爾曼濾波器

習題解答

例題解答

參考文獻