作者：余成波、张莲、胡晓倩等
定价：35元
印次：1-1
ISBN：9787302160731
出版日期：2008.01.01
印刷日期：2008.01.11

本书是一本适应21世纪教学需要的、阐述现代控制理论基础知识的教材。本书包含了现代控制理论中的主要理论和方法，全书共分7章，着重讲述了状态空间描述的建立、系统定量分析（状态方程的解）、系统的定性分析（能控性、能观性、李雅普诺夫稳定性）、系统的综合（状态反馈与状态观测器设计）以及最优控制的3种基本方法（变分法、最小值原理、动态规划法）； 并在保证理论知识体系结构完整的前提下，介绍MATLAB在现代控制理论中的套用。

本书由浅入深，论证与实例配合紧密，富有启发性。全书注意各章节之间内容的衔接及与经典控制理论中有关内容的联繫，可读性强，便于课堂教学与自学。主要算法给出了套用MATLAB求解的方法，使读者通过本书的学习，既能打下扎实的理论基础，又能掌握套用MATLAB对控制系统进行分析与设计的技能。每章末附有一定数量的习题，主要用以检验、理解基本概念以及熟练分析和设计方法。

本书既可作为高等院校自动化、电气工程等专业本科和非自动化专业研究生教材，也可供从事自动化方面工作的科技人员学习参考。

第1章绪论1.1控制理论的发展

1.2现代控制理论中的两个重要概念

1.2.1系统的能控性

1.2.2系统的能观性

1.3现代控制理论的主要内容

1.4本书研究的主要内容

第2章状态空间描述

2.1状态空间分析法

2.1.1动力学系统

2.1.2例子

2.1.3状态变数和状态向量

2.1.4状态空间与状态空间描述

2.1.5线性定常系统状态空间描述的一般形式

2.2状态结构图

2.2.1状态结构图绘製的基本方法

2.2.2一阶系统的状态结构图

2.2.3三阶单输入单输出系统的状态结构图

2.2.4二输入二输出二阶系统的状态结构图

2.3状态空间描述的建立

2.3.1由系统结构图建立状态空间描述

2.3.2由系统机理建立状态空间描述

2.4状态空间描述的标準形式

2.4.1传递函式中无零点时的实现

2.4.2传递函式有零点时的实现

2.5由状态空间描述求传递函式阵

2.5.1传递函式（阵）

2.5.2组合系统的传递函式阵

2.6状态向量的线性变换

2.6.1状态空间表达式的非唯一性

2.6.2系统特徵值的不变性和系统的不变性

2.6.3状态空间表达式变换为约当标準型

2.7离散系统的状态空间描述

2.7.1状态空间表达式

2.7.2脉冲传递（函式）矩阵

2.8状态空间的MATLAB描述

2.8.1数学模型的建立

2.8.2模型间的转换

2.8.3组合系统的传递函式阵

2.8.4线性变换

本章小结

习题

第3章线性系统的运动分析

3.1线性定常系统状态方程的齐次解（自由解）

3.1.1幂级数法

3.1.2拉氏变换法

3.2状态转移矩阵

3.2.1状态转移矩阵的含义

3.2.2状态转移矩阵的基本性质

3.2.3几个特殊的矩阵指数函式

3.2.4状态转移矩阵的计算

3.2.5由状态转移矩阵求系统矩阵

3.3线性定常系统非齐次状态方程的解

3.3.1积分法

3.3.2拉氏变换法

3.3.3特定输入下的状态回响

3.4线性时变系统的运动分析

3.4.1线性时变系统齐次状态方程的解

3.4.2状态转移矩阵（t，t0）的基本性质

3.4.3状态转移矩阵（t，t0）的计算

3.4.4线性时变系统非齐次状态方程的解

3.4.5线性时变系统的输出

3.5线性系统的脉冲回响矩阵

3.5.1线性时变系统的脉冲回响矩阵

3.5.2线性定常系统的脉冲回响矩阵

3.5.3传递矩阵与脉冲回响矩阵的关係

3.5.4利用脉冲回响矩阵计算控制系统的输出

3.6连续系统的离散化

3.6.1问题的提出

3.6.2基本假设

3.6.3线性定常系统的离散化

3.6.4近似离散化

3.6.5线性时变系统的离散化

3.7线性离散系统的运动分析

3.7.1线性定常离散系统方程的解

3.7.2线性时变离散系统状态方程的解

3.8基于MATLAB的运动分析

3.8.1基于MATLAB的线性定常系统的运动分析

3.8.2基于MATLAB的线性离散系统的运动分析

本章小结

习题

第4章系统的能控性与能观性

4.1线性定常系统能控性定义及判据

4.1.1能控性基本概念

4.1.2能控性定义

4.1.3能控性判据

4.1.4输出能控性及判据

4.2线性定常系统能观性定义及判据

4.2.1能观性基本概念

4.2.2能观性定义

4.2.3能观性判据

4.3线性时变系统的能控性与能观性

4.3.1线性时变系统的能控性判据

4.3.2线性时变系统的能观性判据

4.4离散定常系统的能控性与能观性

4.4.1离散定常系统能控性定义及判据

4.4.2离散定常系统能观性定义及判据

4.4.3连续系统的能控性、能观性与离散系统的能控性、能观性之间的关係

4.5对偶原理

4.5.1线性系统的对偶关係

4.5.2对偶原理

4.6能控标準型与能观标準型

4.6.1单输入系统的能控标準型

4.6.2单输出系统的能观测标準型

4.7系统的结构分解

4.7.1基本概念

4.7.2按能控性分解

4.7.3按能观性分解

4.7.4标準分解

4.8传递函式阵的实现

4.8.1实现的基本概念

4.8.2多输入多输出系统的能控性与能观性实现

4.8.3最小实现

4.9传递函式与能控性和能观性之间的关係

4.9.1单输入单输出系统能控性、能观性与传递函式之间的关係

4.9.2多输入多输出系统的能控性、能观性与传递函式阵之间的关係

4.10利用MATLAB分析能控性与能观性

4.10.1常用函式

4.10.2控制实例

本章小结

习题

第5章控制系统的稳定性

5.1外部稳定性与内部稳定性

5.1.1外部稳定性

5.1.2内部稳定性

5.2Lyaponov定义下的稳定性

5.2.1系统的平衡状态

5.2.2状态矢量範数

5.2.3Lyaponov意义下的稳定性定义

5.2.4外部稳定性与内部稳定性之间的关係

5.3Lyaponov判稳第一法

5.3.1线性定常系统的稳定性分析

5.3.2线性时变系统的稳定性分析

5.3.3非线性系统的稳定性分析

5.4Lyaponov判稳第二法

5.4.1Lyaponov第二法的基本思想

5.4.2标量函式V（x）的符号性质（Sign）

5.4.3二次型标量函式的符号性质

5.4.4Lyaponov第二法的稳定性判据

5.5Lyaponov法线上性系统中的套用

5.5.1Lyaponov矩阵方程

5.5.2Lyaponov矩阵方程线上性定常系统稳定性判别中的套用

5.5.3基于Lyaponov第二法的线性时变系统的稳定性分析

5.5.4线性定常离散系统的稳定性

5.5.5用Lyaponov函式估算系统回响的快速性

5.6Lyaponov第二法在非线性系统中的套用

5.6.1克拉索夫斯基法

5.6.2阿塞尔曼法

5.7基于Lyaponov第二法的参数最优问题

5.7.1线性二次型最优控制问题

5.7.2参数最优问题的Lyaponov第二法的解法

5.8基于Lyaponov第二法的模型参考控制系统

5.8.1模型参考控制系统

5.8.2控制器的设计

5.9基于MATLAB的稳定性分析

5.9.1稳定性分析的常用函式

5.9.2基于MATLAB的稳定性分析实例

本章小结

习题

第6章系统的综合

6.1基本概念

6.1.1引言

6.1.2性能指标的类型

6.1.3线性反馈系统的基本结构

6.2极点配置与状态反馈

6.2.1期望极点对系统动态性能的影响

6.2.2状态反馈与极点配置

6.2.3单变数系统极点配置定理

6.2.4状态反馈下闭环系统的镇定问题

6.3输出反馈

6.3.1输出反馈至矩阵B后端

6.3.2输出反馈至矩阵B前端

6.3.3状态反馈与输出反馈的比较

6.4状态重构与状态观测器

6.4.1开环状态观测器

6.4.2闭环全维状态观测器

6.4.3配置状态观测器反馈增益矩阵G的方法

6.4.4降维状态观测器

6.5带状态观测器的状态反馈系统

6.5.1系统的结构与数学模型

6.5.2闭环系统的基本特性

6.5.3具有降阶观测器的观测状态反馈控制系统

6.6解耦控制系统

6.6.1系统解耦基本原理

6.6.2用前馈补偿器实现解耦

6.6.3用串联补偿器实现解耦控制

6.6.4用输入变换和状态反馈实现解耦控制

6.6.5解耦系统的综合控制

6.7稳态精度与渐近跟蹤

6.7.1稳态精度与跟蹤问题

6.7.2内模原理

6.7.3无静差跟蹤控制系统的设计

6.7.4倒立摆的无静差（Ⅰ型）位置跟蹤系统设计

6.8基于MATLAB的系统综合

6.8.1常用函式指令

6.8.2套用举例

本章小结

习题

第7章最优控制

7.1基本概念

7.2变分法在最优控制中的套用

7.2.1泛函与变分法的基本概念

7.2.2泛函极值

7.2.3横截条件

7.2.4条件极值

7.3极小值原理

7.3.1连续系统的极小值原理

7.3.2离散系统的极小值原理

7.4动态规划

7.4.1最优性原理

7.4.2离散系统的动态规划

7.4.3连续系统的动态规划

7.4.4变分法、极小值原理与动态规划

7.5线性二次型最优控制

7.5.1线性二次型问题

7.5.2状态调节器

7.5.3输出调节器

7.5.4输出跟蹤问题

7.6实用最优控制系统

7.6.1电机拖动控制

7.6.2人造地球卫星姿态控制

7.6.3二级倒立摆控制

7.7运用MATLAB求解最优控制问题举例

本章小结

习题

附录A常用符号表

附录B向量空间与矩阵理论的基本知识

附录CMATLAB软体中常用控制指令说明

参考文献