全国普通高校自动化类专业规划教材 现代控制理论2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

全国普通高校自动化类专业规划教材 现代控制理论PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 绪论1

1.1控制论的产生和发展1

1.2现代控制理论的分支3

1.3线性系统理论4

1.4最优控制理论5

1.5系统辨识理论6

1.6自适应控制理论7

第2章 预备知识9

2.1矩阵与行列式9

2.1.1矩阵9

2.1.2矩阵运算10

2.1.3分块矩阵19

2.1.4行列式的定义与计算21

2.1.5矩阵行列式性质23

2.1.6块矩阵行列式24

2.2基本矩阵与特殊矩阵25

2.2.1对角矩阵、斜对角矩阵25

2.2.2奇异矩阵、三角阵27

2.2.3 置换矩阵、转置矩阵29

2.2.4对称矩阵、反对称矩阵、斜对称矩阵30

2.2.5共轭矩阵、Hermitian矩阵33

2.2.6正定矩阵、正交矩阵、酉矩阵35

2.2.7特殊矩阵36

2.3特征值问题：特征多项式、特征方程、特征值40

2.3.1特征多项式和特征方程40

2.3.2特征向量41

2.3.3特征多项式42

2.3.4谱映射定理44

2.4矩阵秩、迹和基本引理44

2.4.1矩阵秩44

2.4.2 矩阵迹45

2.4.3矩阵求逆引理47

2.4.4奇异值分解48

2.4.5正定矩阵的平方根分解49

2.5矩阵变换49

2.5.1相似变换49

2.5.2矩阵对角化50

2.5.3矩阵约当化53

2.6思考题54

第3章 线性系统的状态空间描述58

3.1状态空间表达的例子58

3.1.1标量系统的状态空间表达58

3.1.2电路系统的状态空间描述62

3.1.3弹簧阻尼系统的状态空间描述64

3.1.4机电系统的状态空间描述65

3.2状态空间系统表达式66

3.2.1控制系统的类别67

3.2.2连续时间系统状态空间表达68

3.2.3离散时间系统状态空间表达72

3.3连续时间系统的状态空间模型74

3.3.1微分方程的传递函数表达74

3.3.2传递函数的控制器规范型实现75

3.3.3微分方程的观测器规范型实现77

3.4状态空间模型线性变换及其性质79

3.4.1状态空间模型的传递函数阵79

3.4.2状态空间模型的线性变换81

3.4.3线性变换下系统传递函数与特征多项式81

3.4.4线性变换下系统的能控性与能观测性85

3.5状态空间规范型88

3.5.1控制器规范型88

3.5.2 能控性规范型92

3.5.3观测器规范型94

3.5.4能观测性规范型97

3.5.5对偶性与规范型99

3.6状态空间标准形103

3.6.1对角标准形实现103

3.6.2约当标准形实现109

3.6.3传递函数的串联实现117

3.6.4三对角标准形121

3.6.5传递函数的三对角标准形实现（串联实现）123

3.6.6利用MATLAB函数进行模型转换128

3.7多变量系统传递矩阵的计算130

3.7.1多变量系统误差传递函数矩阵131

3.7.2多变量系统闭环传递函数矩阵132

3.7.3 求闭环传递矩阵的例子133

3.8思考题137

第4章 线性系统的运动分析142

4.1线性状态空间系统的解142

4.1.1线性时不变齐次状态方程的解142

4.1.2 线性时不变状态空间系统的解146

4.2状态转移矩阵及其性质149

4.2.1状态转移矩阵的定义149

4.2.2 状态转移矩阵的性质149

4.2.3 状态转移矩阵的计算153

4.3转移矩阵的计算方法155

4.3.1拉普拉斯变换公式155

4.3.2拉普拉斯反变换法157

4.3.3级数展开方法161

4.3.4凯莱—哈密尔顿方法163

4.3.5用MATLAB函数计算转移矩阵164

4.4特殊矩阵的转移矩阵计算164

4.4.1基本函数级数公式164

4.4.2基本矩阵的转移矩阵165

4.4.3关系矩阵的转移矩阵172

4.5线性时变状态空间系统的解175

4.5.1线性时变系统的解175

4.5.2时变线性变换176

4.6思考题178

第5章 线性系统的能控性与能观测性185

5.1线性系统的能控性185

5.1.1能控性和能达性185

5.1.2线性系统能控性判据186

5.1.3能控性例子187

5.2线性系统的能观测性190

5.2.1能观测性与能检测性190

5.2.2 线性系统能观测性判据190

5.2.3能观测性例子191

5.3规范型与标准形的能控性193

5.3.1控制器与能控性规范型的能控性193

5.3.2观测器与能观测性规范型的能控性195

5.3.3对角标准形的能控性196

5.3.4约当标准形的能控性198

5.4传递函数的最小实现201

5.4.1传递函数与能控性能观测性的关系201

5.4.2单输入多输出系统的状态空间实现203

5.4.3多输入单输出系统的状态空间实现205

5.4.4多输入多输出系统的状态空间实现208

5.5线性系统的能控性与能观测性结构分解209

5.5.1系统能控性结构分解209

5.5.2 系统能观测性结构分解214

5.5.3系统能控性能观测性结构分解216

5.6组合系统的能控性与能观测性222

5.6.1串联组合系统222

5.6.2并联组合系统224

5.6.3反馈组合系统226

5.7思考题229

第6章 线性系统的综合与设计233

6.1经典系统输出反馈233

6.1.1输出比例—微分反馈233

6.1.2输出比例反馈234

6.1.3输出微分反馈235

6.1.4输出比例—积分—微分反馈235

6.2状态反馈与极点配置236

6.2.1状态反馈极点配置的一般方法236

6.2.2控制器规范型极点配置方法242

6.2.3 能控性规范型极点配置方法246

6.2.4一般可控状态空间模型极点配置方法250

6.2.5状态空间系统输出反馈252

6.3状态重构问题与状态观测器253

6.3.1开环状态观测器254

6.3.2闭环状态观测器256

6.3.3观测器规范型的观测器设计259

6.3.4能观测性规范型观测器设计方法263

6.3.5 一般可观测状态空间模型观测器设计方法267

6.4基于观测器的状态反馈控制器设计方法269

6.4.1基于观测器状态反馈的复合系统269

6.4.2基于观测器状态反馈的分离性原理271

6.4.3基于观测器的状态反馈控制器设计步骤272

6.5离散时间系统时变增益最优观测器设计方法275

6.5.1系统描述与状态观测器275

6.5.2时变增益最优观测器设计276

6.6降维状态观测器及其设计279

6.6.1线性变换279

6.6.2变换后的降维观测器281

6.7鲁棒观测器—控制器的设计282

6.7.1参数摄动多变量系统282

6.7.2鲁棒观测器—控制器283

6.7.3鲁棒稳定性定理286

6.8多变量系统解耦289

6.8.1前馈补偿器解耦289

6.8.2单位反馈前向通道补偿器解耦291

6.8.3 反馈通道补偿器解耦295

6.8.4前向通道反馈通道补偿器解耦296

6.9思考题297

第7章 李雅普诺夫稳定性分析300

7.1系统平衡状态与稳定性定义300

7.1.1系统的平衡状态300

7.1.2稳定性的定义301

7.1.3纯量函数的性态302

7.1.4二次型函数303

7.2李雅普诺夫第一方法304

7.2.1线性系统的稳定判据304

7.2.2非线性系统的稳定性305

7.3李雅普诺夫第二方法307

7.3.1李雅普诺夫主稳定性定理308

7.3.2 克拉索夫斯基方法310

7.4线性时不变系统的李雅普诺夫稳定性分析312

7.4.1线性时不变连续时间系统312

7.4.2 线性时不变离散时间系统316

7.5思考题318

第8章 连续系统离散化与卡尔曼滤波321

8.1差分方程与传递算子321

8.2连续时间系统离散化322

8.2.1信号离散化与系统离散化322

8.2.2连续时间信号采样323

8.2.3脉冲不变离散化329

8.2.4阶跃不变离散化331

8.3离散时间系统模型及其转化334

8.3.1离散时间状态空间模型及其解334

8.3.2 差分方程化为状态空间模型335

8.3.3离散状态空间模型化为差分方程336

8.3.4离散时间状态空间模型连续化337

8.4连续系统与离散系统间的变换340

8.4.1欧拉变换和双线性变换340

8.4.2脉冲不变Z-S变换342

8.4.3阶跃不变Z-S变换348

8.5线性离散系统的最小二乘参数辨识352

8.5.1线性系统辨识模型352

8.5.2 最小二乘估计354

8.5.3最小二乘辨识算法355

8.5.4递推最小二乘辨识算法357

8.6线性离散时间状态空间系统的卡尔曼滤波359

8.6.1线性时不变离散时间状态空间系统359

8.6.2线性时变离散时间状态空间系统361

8.7卡尔曼滤波用于系统参数辨识362

8.7.1加权递推最小二乘辨识算法362

8.7.2协方差阵修正最小二乘辨识算法363

8.8思考题364

第9章 连续时间系统从其离散化模型的重构367

9.1连续时间系统离散化与反问题367

9.1.1连续时间系统离散化367

9.1.2连续时间系统离散化问题368

9.1.3连续时间系统的重构问题370

9.2非均匀周期采样数据系统模型372

9.3离散时间系统的能控性和能观测性374

9.4不同采样间隔单率离散模型的计算377

9.4.1矩阵C和D的计算377

9.4.2矩阵Gτi的计算377

9.4.3矩阵Fτi的计算379

9.5连续时间系统的重构379

9.6离散系统的参数辨识算法382

9.6.1状态已知情形382

9.6.2状态未知情形383

9.7数值仿真例子386

英汉术语对照389

索引392

后记400

参考文献404