內容介紹
內容簡介
本書是工科大學“自動控制原理”課程的教科書。在處理傳統控制理論與狀態空間控制理論的關係上，本書既不把二者截然分割，又不勉強“結合”，而採取“數學描述統一，工程研究分開”的方法。在狀態空間控制理論的陳述方法上，本書努力避免單調繁冗的數學論證模式。而儘量聯繫工程實際。這些特點使本書既保持應有的理論水平，又適合於實際教學使用。
本書上冊敘述控制系統的數學描述（傳統的和狀態空間的）和傳統控制理論的大部分內容。下冊除採樣控制、非線性控制外，主要敘述狀態空間控制理論和最優控制。本書可作為工科大學電類專業和其他專業本科生的教科書，也可作為科技和工程人員的參考。
作品目錄
目錄
第七章 線性系統的結構分析。
7.1引言
7.2特徵值規範型
7.2.1對角線規範型
7.2.2特徵向量和狀態運動的模態
7.2.3模態規範型
7.2.4約當規範型
7.2.5由可控或可觀規範型化特徵值規範型
7.3狀態可控性
7.3.1狀態可控性的實例
7.3.2狀態可控性定義
7.3.3狀態可控性的模態判據
7.3.4狀態可控性的代數判據
7.4狀態可觀性和對偶原理
7.4.1狀態可觀性的實例
7.4.2狀態可觀性定義
7.4.3狀態可觀性的模態判據
7.4.4對偶原理
7.4.5對偶原理的直接套用
7.5系統的結構分解
7.6狀態可控性可觀性與傳遞函式矩陣
7.6.1單輸入量單輸出量系統的零極相消
7.6.2多輸入量多輸出量系統的零極相消
7.6.3狀態可控性和可觀性的頻域判據
7.6.4輸出可控性
7.7可控規範型和可觀規範型
7.7.1單輸入量系統的可控規範型
7.7.2用矩陣行列初等變換方法求可控規範型
7.7.3單輸出量系統的可觀規範型
7.7.4多變數系統的可控規範型
7.7.5多變數系統的可觀規範型
7.8反饋控制對可控性和可觀性的影響
7.8.1輸出反饋和狀態反饋
7.8.2反饋控制對可控性和可觀性的影響
7.8.3化完全可控的多輸入量系統為對單輸入量完全可控
7.9傳遞函式矩陣的實現
7.9.1實現和最小實現
7.9.2標量傳遞函式的實現
7.9.3傳遞函式矩陣的實現
7.9.4直接尋找最小實現的方法
7.10 小結
習題
第八章 線性定常系統的綜合
8.1閉環系統的極點配置
8.1.1單輸入量系統的極點配置
8.1.2多輸入量系統極點配置的一種方法
8.1.3閉環極點配置定理及其討論
8.1.4鎮定問題
8.1.5輸入變換矩陣和靜態特性
8.2解耦問題
8.2.1可解耦性
8.2.2用逆系統方法實現閉環解耦控制
8.2.3解耦階常數的性質
8.2.4積分型解耦系統的特點
8.2.5閉環a階極點配置
8.2.6解耦系統的零點
8.3狀態重構問題
8.3.1全維觀測器
8.3.2系統引入觀測器後的頻域性質
8.3.3降維觀測器
8.4帶有觀測器的反饋控制系統
8.4.1閉環系統結構及其極點分離性
8.4.2閉環傳遞函式矩陣的零極相消
8.4.3重構狀態反饋和一種帶補償器輸出反饋間的等價性
8.5有外擾時控制系統的綜合
8.5.1調節器問題的提法
8.5.2閉環系統實現靜態無差的判據
8.5.3外擾狀態可直接測量時的綜合方法
8.5.4外擾狀態觀測器和內模原理
8.6魯棒調節器
8.6.1常值擾動下的魯棒調節器
8.6.2魯棒調節器的頻域性質
8.6.3魯棒調節器的構造
8.7小結
習題
第九章 採樣控制系統
9.1引言
9.2採樣過程和採樣定理
9.3保持器
9.4Z變換
9.4.1線性常係數差分方程
9.4.2Z變換
9.5脈衝傳遞函式
9.5.1脈衝傳遞函式
9.5.2串聯環節的脈衝傳遞函式
9.5.3閉環系統的脈衝傳遞函式
9.6採樣系統的穩定性
9.6.1s平面與z平面的映射關係
9.6.2採樣系統穩定的充分必要條件
9.6.3參數對穩定性的影響
9.7採樣系統的動態特性分析
9.7.1閉環極點和零點與脈衝回響的關係
9.7.2採樣系統的靜態誤差
9.8採樣系統的數字校正
9.9離散系統的狀態空間描述
9.9.1化標量差分方程為離散狀態方程
9.9.2化脈衝傳遞函式為離散狀態方程
9.9.3線性連續系統狀態方程的離散化
9.10離散系統的可控性和可觀測性問題
9.10.1離散系統的可控性和可觀測性判據
9.10.2連續時間系統離散化後保持可控性和可觀測性條件
9.11小結
習題
第十章 李亞普諾夫方法分析控制系統穩定性
10.1李亞普諾夫穩定性
10.1.1運動穩定性和平衡狀態
10.1.2李亞普諾夫穩定性定義
10.1.3二次型函式的定號性和Sylvester（賽爾維斯特）定理
10.2李亞普諾夫穩定性基本定理
10.2.1李亞普諾夫第一方法
10.2.2李亞普諾夫穩定性基本定理
10.2.3判斷穩定和不穩定的定理
10.2.4漸近穩定的附加條件
10.3李亞普諾夫方法線上性定常系統中的套用
10.3.1用李亞普諾夫第二方法判定線性定常系統的漸近穩定性
10.3.2系統回響的快速性指標
10.3.3參數的最最佳化設計
10.3.4狀態反饋的設計
10.4構造李亞普諾夫函式的一些方法
10.4.1克拉索夫斯基方法
10.4.2變數梯度法
10.5小結
習題
第十一章 非線性控制系統
11.1引言
11.2相平面法的概念
11.2.1相平面、相軌跡和相平面圖
11.2.2相軌跡的性質
11.3相平面圖的繪製方法
11.3.1解析法
11.3.2等傾線法
11.3.3圓弧近似法
11.4.相平面圖的分析
11.4.1由相平面圖求系統運動的時間函式
11.4.2奇點和極限環
11.4.3線性系統的相平面分析
11.4.4非線性控制系統的相平面分析
11.5非線性特性的描述函式
11.5.1描述函式法的基本概念
11.5.2描述函式的計算
11.6 非線性系統的描述函式分析
11.6.1乃奎斯特圖上的穩定性分析
11.6.2在對數頻率特性曲線上的穩定性分析
11.7Popov（波波夫）法
11.7.1波波夫定理
11.7.2線性部件在原點具有一個極點的情況
11.7.3極點移動法
11.8改善非線性系統性能的措施
11.8.1對線性部分進行校正
11.8.2改變非線性特性
11.9利用非線性特性改善控制系統性能
11.9.1非線性阻尼校正
11.9.2非線性滯後校正
11.9.3非線性積分器
11.9.4非線性相角超前校正
11.10小結
習題
第十二章 最優控制
12.1最優控制的數學描述
12.2向量、矩陣導數
12.3函式極值、參數最最佳化問題
12.4變分法及其在最優控制中的套用
12.4.1變分法的基本概念
12.4.2Euler（歐拉）方程與橫截條件
12.4.3變分法在最優控制中的套用
12.5極大值原理
12.5.1自由末端的極大值原理
12.5.2極大值原理的幾種具體形式
12.6時間最優控制
12.6.1Bang－Bang控制原理
12.6.2二階積分系統的時間最優控制
12.6.3簡諧振盪型受控系統的最速控制
12.7動態規劃
12.7.1多級決策過程與最優性原理
12.7.2線性離散系統二次型性能指標的最優控制
12.7.3連續動態規劃――哈密頓－雅可比方程
12.8線性系統二次型性能指標的最優控制
12.8.1二次型性能指標
12.8.2有限時間狀態調節器問題
12.8.3定常狀態調節器
12.8.4最優反饋系統的穩定性
12.9最優調節器問題的推廣
12.9.1輸出調節器問題
12.9.2非零給定點調節器問題
12.9.3 PI調節器
12.9.4最優跟蹤問題
習題
