現代控制理論基礎(2016年電子工業出版社出版的圖書)

現代控制理論基礎(2016年電子工業出版社出版的圖書)

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《現代控制理論基礎》是2016年電子工業出版社出版的圖書。

基本介紹

  • 中文名:現代控制理論基礎
  • 作者:王春俠
  • 出版時間:2016年
  • 出版社:電子工業出版社
  • ISBN:9787121280641
  • 開本:16 開
內容簡介,圖書目錄,作者簡介,

內容簡介

“現代控制理論”是自動化領域的一門重要的專業理論基礎課程。本書適應工程與套用類高等學校自動化及相近專業的需要,以加強基礎、突出處理問題的思維方法、培養學生分析問題和解決問題的能力為原則,力圖結合系統的物理概念,深入淺出地闡述現代控制理論的基本內容。全書共6章,主要包括:狀態空間分析法,系統的狀態空間模型和各種標準型的建立,系統的運動分析,能控性與能觀測性,結構分解和實現問題,李雅普諾夫穩定性理論,極點配置、狀態觀測器設計等。在介紹系統分析和控制系統設計方法的同時,給出相應的MATLAB函式,便於讀者利用MATLAB軟體來有效求解控制系統的計算和仿真問題,以加深對概念和方法的理解。後介紹兩個工程實例,以歸納和總結狀態空間分析法和具體套用。本書提供配套電子課件、MATLAB程式代碼等。 本書可供高等院校自動化、電氣工程及其自動化、電子信息、測控及其他相關專業作為教材使用,也可供相關工程技術人員學習參考。

圖書目錄

目 錄
緒論 1
0.1 經典控制理論 1
0.2 現代控制理論 2
0.3 本書的內容和特點 3
第1章 線性系統的狀態空間模型 4
1.1 狀態空間分析法 4
1.1.1 例子 4
1.1.2 狀態變數和狀態向量 6
1.1.3 狀態空間和狀態空間模型 6
1.2 狀態空間模型的建立 10
1.2.1 由系統機理建立狀態空間模型 10
1.2.2 由系統框圖求狀態空間模型 13
1.3 由外部模型化為內部模型及其標準型 15
1.3.1 傳遞函式中沒有零點時的標準Ⅰ型和標準Ⅱ型實現 16
1.3.2 傳遞函式有零點時的標準Ⅰ型和標準Ⅱ型實現 19
1.3.3 約當標準型 26
1.4 由狀態空間方程求傳遞函式陣 31
1.4.1 傳遞函式陣的定義 32
1.4.2 由狀態空間模型求傳遞函式陣 32
1.5 離散時間系統的狀態空間模型 35
1.5.1 狀態空間方程 35
1.5.2 狀態結構圖 37
1.6 狀態向量的線性變換 38
1.6.1 狀態向量的線性變換 38
1.6.2 系統特徵值的不變性 39
1.6.3 化系統矩陣A為標準型 42
1.7 系統模型的MATLAB表示及其相互轉換 54
1.7.1 系統模型間的轉換 54
1.7.2 系統的非奇異線性變換與狀態空間標準型 57
習題 60
第2章 線性系統的運動分析 62
2.1 狀態方程的齊次解(自由解) 62
2.2 狀態轉移矩陣 64
2.3 線性系統的運動分析 73
2.3.1 線性系統的運動規律 73
2.3.2 特定輸入下線性系統的狀態回響 75
2.4 連續系統的時間離散化 78
2.4.1 問題的提出 78
2.4.2 三點基本假設 78
2.4.3 線性定常連續系統狀態空間方程的離散化 79
2.4.4 近似離散化 81
2.5 線性定常離散系統的運動分析 82
2.5.1 線性定常離散系統齊次狀態方程的解 82
2.5.2 狀態轉移矩陣 82
2.5.3 線性定常離散系統狀態方程的解 84
2.6 MATLAB線上性系統的運動分析中的套用 88
2.6.1 計算系統的狀態轉移矩陣 88
2.6.2 求解狀態方程 89
習題 92
第3章 線性系統的能控性與能觀測性 95
3.1 線性連續系統的能控性 95
3.1.1 狀態能控性的含義 95
3.1.2 狀態能控性的定義 97
3.1.3 狀態能控性判據 97
3.1.4 線性定常連續系統的輸出能控性 102
3.2 線性連續系統的能觀測性 103
3.2.1 狀態能觀測性的含義 103
3.2.2 狀態能觀測性的定義 104
3.2.3 線性定常連續系統的狀態能觀測性判別 105
3.3 線性離散系統的能控性與能觀測性 109
3.3.1 線性定常離散系統的狀態能控性與能達性 109
3.3.2 線性定常離散系統的狀態能觀測性 112
3.3.3 離散化線性定常系統的狀態能控性和能觀測性 114
3.4 能控性與能觀測性的對偶關係 115
3.5 能控標準型與能觀測標準型 117
3.5.1 系統的能控標準型 117
3.5.2 單變數系統的能觀測標準型 122
3.6 線性定常系統的結構分解 124
3.6.1 能控性結構分解 125
3.6.2 能觀測性結構分解 128
3.6.3 系統狀態的標準分解 129
3.7 傳遞函式矩陣的實現問題 133
3.7.1 SISO系統的實現 133
3.7.2 MIMO系統的實現 137
3.8 MATLAB線上性系統的能控性與能觀測性分析中的套用 143
習題 150
第4章 控制系統的穩定性分析 153
4.1 李雅普諾夫穩定性的基本概念 153
4.1.1 平衡狀態 153
4.1.2 李雅普諾夫穩定性定義 154
4.2 李雅普諾夫判定穩定性的方法 156
4.2.1 李雅普諾夫第一方法 156
4.2.2 李雅普諾夫第二方法 159
4.3 李雅普諾夫第二方法線上性系統分析中的套用 167
4.3.1 線性定常連續系統穩定性分析 167
4.3.2 線性定常離散系統的穩定性分析 170
4.4 線性定常系統的穩定性分析 173
4.5 MATLAB在控制系統的穩定性分析中的套用 176
習題 178
第5章 線性定常系統的綜合 180
5.1 反饋控制結構 180
5.2 極點配置 182
5.2.1 採用狀態反饋配置極點 182
5.2.2 具有輸入變換器和串聯補償器的狀態反饋極點配置 187
5.2.3 跟蹤控制器設計 189
5.2.4 輸出反饋極點配置 193
5.3 狀態重構與狀態觀測器的設計 194
5.3.1 狀態重構原理 194
5.3.2 全維狀態觀測器的設計 196
5.3.3 降維狀態觀測器的設計 198
5.4 帶觀測器狀態反饋系統的綜合 204
5.4.1 系統的結構與數學模型 204
5.4.2 閉環系統的基本特性 205
5.5 MATLAB線上性系統的綜合中的套用 208
習題 209
第6章 狀態空間分析法在工程中的套用 211
6.1 單倒立擺控制系統的狀態空間設計 211
6.2 大型橋式吊車行車控制系統的狀態空間設計 216
6.2.1 調節對象――橋式吊車(行車)狀態空間方程的建立 216
6.2.2 行車系統的性能分析 220
6.2.3 利用極點配置法設計全狀態反饋調節器 222
6.2.4 全維狀態觀測器設計 225
參考文獻 230

作者簡介

王春俠,副教授,任教於陝西理工學院電氣工程學院。主要從事自動化學科的教學與研究工作。主講自動控制原理、現代控制理論、控制系統仿真與CAD等課程。主持、參與科研項目多項,發表科技論文10餘篇。

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