現(xiàn)代控制理論

緒論
第1章線性控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
1.1狀態(tài)空間模型
1.1.1引例
1.1.2狀態(tài)空間的基本概念
1.1.3系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)
1.1.4狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖
1.2動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的建立
1.3由系統(tǒng)微分方程求狀態(tài)空間表達(dá)式
1.3.1系統(tǒng)輸入量不含有導(dǎo)數(shù)項
1.3.2系統(tǒng)輸入量含有導(dǎo)數(shù)項
1.4由狀態(tài)空間表達(dá)式求傳遞函數(shù)
1.4.1單輸入單輸出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
1.4.2多輸入多輸出系統(tǒng)傳遞函數(shù)陣
1.5狀態(tài)矢量的線性變換
1.5.1線性非奇異變換
1.5.2系統(tǒng)的特征根、特征向量與傳遞函數(shù)矩陣
1.5.3一般型轉(zhuǎn)化為對角標(biāo)準(zhǔn)型
1.6離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間表示
1.6.1由差分方程或脈沖傳遞函數(shù)建立動態(tài)方程
1.6.2離散系統(tǒng)的傳遞函數(shù)陣
1.7利用MATLAB進行系統(tǒng)模型之間的相互轉(zhuǎn)換
本章小結(jié)
習(xí)題
第2章線性控制系統(tǒng)的運動分析
2.1線性定常系統(tǒng)狀態(tài)方程的解
2.1.1齊次狀態(tài)方程的求解
2.1.2狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣
2.1.3非齊次狀態(tài)方程的求解
2.2特定輸入下的狀態(tài)響應(yīng)
2.3凱萊?哈密爾頓(Caley?Hamilton)定理
2.4連續(xù)系統(tǒng)的時間離散化
2.4.1連續(xù)時間線性系統(tǒng)的離散化模型
2.4.2連續(xù)時間線性系統(tǒng)近似離散化模型
2.5線性離散系統(tǒng)的運動分析
2.5.1迭代法
2.5.2z變換法求解
2.6利用MATLAB計算矩陣指數(shù)
2.6.1利用MATLAB 符號工具箱計算矩陣指數(shù)
2.6.2求線性系統(tǒng)的狀態(tài)響應(yīng)
本章小結(jié)
習(xí)題
第3章線性系統(tǒng)的能控性與能觀測性
3.1線性定常連續(xù)系統(tǒng)的能控性
3.1.1能控性定義
3.1.2判別系統(tǒng)能控性的方法
3.1.3輸出能控性
3.2線性連續(xù)系統(tǒng)的能觀測性
3.2.1能觀測性定義
3.2.2判別系統(tǒng)能觀測性的方法
3.3能控性和能觀測性與傳遞函數(shù)零極點的關(guān)系
3.4對偶原理
3.4.1線性系統(tǒng)的對偶關(guān)系
3.4.2對偶系統(tǒng)的性質(zhì)
3.4.3對偶原理
3.5能控標(biāo)準(zhǔn)型和能觀測標(biāo)準(zhǔn)型
3.5.1單輸入系統(tǒng)的能控標(biāo)準(zhǔn)型
3.5.2單輸出系統(tǒng)的能觀測標(biāo)準(zhǔn)型
3.6系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分解
3.6.1按能控性分解
3.6.2按能觀測性分解
3.6.3按能控和能觀測性分解
3.7傳遞函數(shù)陣的實現(xiàn)問題
3.7.1定義和基本特性
3.7.2能控標(biāo)準(zhǔn)型實現(xiàn)和能觀測標(biāo)準(zhǔn)型實現(xiàn)
3.7.3最小實現(xiàn)
3.8離散系統(tǒng)的能控性與能觀測性
3.8.1離散系統(tǒng)的能控性
3.8.2離散系統(tǒng)的能觀測性
3.3.3連續(xù)系統(tǒng)離散化后的能控性與能觀測性
3.9利用MATLAB分析系統(tǒng)的能控性和能觀測性
本章小結(jié)
習(xí)題
第4章線性定常系統(tǒng)的綜合
4.1狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及其特點
4.1.1狀態(tài)反饋的基本結(jié)構(gòu)
4.1.2狀態(tài)反饋的特點
4.1.3狀態(tài)反饋極點配置
4.2輸出反饋的極點配置
4.2.1輸出反饋
4.2.2輸出反饋的特點
4.2.3輸出反饋極點配置
4.3狀態(tài)觀測器
4.3.1觀測器的模型
4.3.2觀測器的設(shè)計方法
4.3.3降維觀測器
4.4帶有狀態(tài)觀測器的狀態(tài)反饋
4.4.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與數(shù)學(xué)模型
4.4.2系統(tǒng)的基本特性
4.5解耦控制
4.5.1多變量系統(tǒng)的耦合關(guān)系
4.5.2串聯(lián)補償器解耦
4.6MATLAB在系統(tǒng)綜合上的應(yīng)用
4.6.1采用MATLAB 實現(xiàn)極點配置
4.6.2狀態(tài)觀測器設(shè)計
4.6.3帶有狀態(tài)觀測器的閉環(huán)狀態(tài)反饋系統(tǒng)
本章小結(jié)
習(xí)題
第5章控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
5.1動態(tài)系統(tǒng)的外部穩(wěn)定性
5.2動態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)部穩(wěn)定性
5.2.1平衡狀態(tài)
5.2.2狀態(tài)矢量的范數(shù)
5.2.3Lyapunov意義下的穩(wěn)定性
5.3Lyapunov穩(wěn)定性理論
5.3.1預(yù)備知識
5.3.2Lyapunov第一法
5.3.3Lyapunov第二法
5.3.4克拉索夫斯基方法
5.4線性系統(tǒng)的Lyapunov穩(wěn)定性分析
5.4.1連續(xù)系統(tǒng)的Lyapunov穩(wěn)定性分析
5.4.2離散系統(tǒng)的Lyapunov穩(wěn)定性分析
5.5MATLAB在線性系統(tǒng)穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用
5.5.1Lyapunov第一法
5.5.2Lyapunov第二法
5.5.3MATLAB在線性定常離散系統(tǒng)穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用
本章小結(jié)
習(xí)題
第6章其他控制方法
6.1模型參考控制系統(tǒng)分析
6.2最優(yōu)控制
6.2.1最優(yōu)控制的性能指標(biāo)
6.2.2二次型性能指標(biāo)的最優(yōu)控制
6.2.3參數(shù)最佳問題的Lyapunov第二法的解法
6.2.4二次型最佳控制問題
6.3用MATLAB 解二次型最優(yōu)控制問題
本章小結(jié)
習(xí)題
第7章工程應(yīng)用實例
7.1倒立擺系統(tǒng)的控制
7.1.1倒立擺系統(tǒng)簡介
7.1.2數(shù)學(xué)模型
7.1.3系統(tǒng)的可控性分析
7.1.4系統(tǒng)階躍響應(yīng)分析
7.1.5極點配置
7.1.6線性二次最優(yōu)控制
7.2汽車懸架系統(tǒng)控制
7.2.1汽車懸架系統(tǒng)的簡化模型
7.2.2汽車懸架的開環(huán)控制
7.2.3汽車懸架的狀態(tài)反饋控制
7.3磁盤驅(qū)動器讀寫磁頭的定位控制
7.3.1磁盤存儲器的工作原理
7.3.2磁盤驅(qū)動器的動態(tài)特性分析
7.3.3磁盤驅(qū)動器的狀態(tài)空間分析
7.3.4參數(shù)變化及擾動作用時磁盤驅(qū)動器的分析
7.3.5要求具體指標(biāo)時磁盤驅(qū)動器的分析
7.3.6帶有速度反饋的磁盤驅(qū)動器磁頭系統(tǒng)分析
7.3.7PID控制的磁盤驅(qū)動器磁頭系統(tǒng)的分析
7.3.8磁盤驅(qū)動器磁頭系統(tǒng)的頻率法分析
7.3.9磁盤驅(qū)動器磁頭系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析
7.4電動機車驅(qū)動控制
本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
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