《線性系統理論與設計》是2017年人民郵電出版社出版的圖書，作者是韓敏。
基本介紹
- 書名：線性系統理論與設計
- 作者：韓敏
- ISBN：978-7-115-45670-0
- 頁數：238
- 出版社：人民郵電出版社
- 出版時間：2017—09
- 裝幀：平裝
- 開本：16開
作者簡介,內容簡介,圖書目錄,
作者簡介
韓敏教授，從事自動控制原理的教學與科研工作二十餘年，獲得各類獎項五十餘項。 教學方面：獲得寶鋼優秀教師獎、屈伯川獎教金、大連理工大學教學質量優良獎和大連理工大學優秀班主任等。擔任大連理工大學自動化專業核心課程、遼寧省精品課程自動控制原理的課程負責人。
內容簡介
本書主要內容包括線性系統的狀態空間描述、線性系統的運動分析、線性系統的能控性與能觀測性、傳遞函式矩陣的狀態空間實現、系統的穩定性理論、狀態反饋與狀態觀測器、魯棒控制器設計及靈敏度分析、多變數系統的矩陣分式描述及典型狀態空間實現、多變數系統的多項式矩陣描述及結構特性分析和多變數系統頻域法基礎等。各章**後一節為本章知識的工程套用實例與Matlab仿真實現。
圖書目錄
第 1章 線性系統的狀態空間描述 1
1.1 狀態空間描述 1
1.1.1 狀態和狀態空間 1
1.1.2 線性系統的狀態空間描述 2
1.1.3 狀態變數圖 4
1.2 由系統框圖建立狀態空間描述 6
1.3 由系統機理建立狀態空間描述 9
1.4 由輸入輸出建立狀態空間描述及標準型實現 11
1.4.1 能控標準型實現 12
1.4.2 能觀測標準型實現 15
1.4.3 約當標準型實現 16
1.5 由狀態空間描述求傳遞函式 20
1.5.1 單輸入單輸出系統 21
1.5.2 多輸入多輸出系統 21
1.6 狀態空間的線性變換 22
1.6.1 狀態變數的線性變換 22
1.6.2 系統特徵結構的不變性 23
1.6.3 狀態空間描述變換為約當標準型 24
1.7 組合系統的狀態空間描述 30
1.7.1 並聯結構的組合系統 30
1.7.2 串聯結構的組合系統 31
1.7.3 反饋結構的組合系統 32
1.8 離散時間線性系統的狀態空間描述 34
1.8.1 離散系統狀態空間描述的建立 34
1.8.2 由狀態空間描述求脈衝傳遞函式矩陣 35
1.9 套用MATLAB建立線性系統狀態空間描述 36
1.9.1 MATLAB函式簡介 36
1.9.2 MATLAB仿真實例 38
習題 40
第 2章 線性系統的運動分析 42
2.1 線性定常系統的齊次解(自由解) 42
2.2 矩陣指數函式 44
2.2.1 矩陣指數函式的定義 44
2.2.2 矩陣指數函式的性質 44
2.2.3 矩陣指數函式的計算 47
2.3 線性定常系統的非齊次解 53
2.4 線性定常系統的狀態轉移矩陣 55
2.4.1 狀態轉移矩陣的定義 55
2.4.2 狀態轉移矩陣的性質 57
2.4.3 由狀態轉移矩陣求系統矩陣 58
2.5 線性時變系統的運動分析 60
2.5.1 線性時變系統的狀態轉移矩陣的定義 60
2.5.2 線性時變系統的狀態轉移矩陣的性質 61
2.5.3 線性時變系統狀態方程的求解 61
2.6 線性連續系統的時間離散化 62
2.6.1 線性定常連續系統的離散化 64
2.6.2 線性時變連續系統的離散化 65
2.7 線性離散系統的運動分析 66
2.7.1 線性定常離散系統狀態方程的求解 66
2.7.2 線性時變離散系統狀態方程的求解 69
2.8 套用MATLAB進行線性系統的運動分析 70
2.8.1 MATLAB函式簡介 70
2.8.2 MATLAB仿真實例 71
習題 73
第3章 線性系統的能控性和能觀測性 76
3.1 能控性和能觀測性的直觀討論 76
3.2 連續時間線性定常系統的能控性判據 77
3.2.1 能控性的定義 77
3.2.2 格拉姆矩陣判據 78
3.2.3 秩判據 79
3.2.4 PBH判據 82
3.2.5 約當標準型判據 84
3.3 連續時間線性定常系統的能觀測性判據 88
3.3.1 能觀測性的定義 88
3.3.2 格拉姆矩陣判據 89
3.3.3 秩判據 90
3.3.4 PBH判據 91
3.3.5 約當標準型判據 93
3.4 離散時間線性定常系統的能控性和能觀測性 96
3.4.1 能控性的定義和判據 96
3.4.2 能觀測性的定義和判據 99
3.4.3 採樣周期對離散時間線性系統能控性和能觀測性的影響 102
3.5 線性系統能控性與能觀測性的對偶關係 105
3.5.1 對偶系統 105
3.5.2 對偶原理 106
3.6 傳遞函式中零極點對消與能控性和能觀測性的關係 107
3.7 能控標準型和能觀測標準型 108
3.7.1 單輸入單輸出系統的標準型 109
3.7.2 多輸入多輸出系統的標準型 113
3.8 連續時間線性定常系統的結構分解 121
3.8.1 按能控性的系統結構分解 121
3.8.2 按能觀測性的系統結構分解 124
3.8.3 按能控性和能觀測性的系統結構分解 125
3.9 套用MATLAB分析線性系統能控性和能觀測性 129
3.9.1 MATLAB函式簡介 129
3.9.2 MATLAB仿真實例 130
習題 141
第4章 線性系統的狀態空間實現 145
4.1 傳遞函式實現條件 145
4.2 **小實現及其性質 149
4.3 **小實現的解法 153
4.3.1 降階法 154
4.3.2 直接求取約當標準型**小實現的方法 158
4.4 套用MATLAB研究線性系統的**小實現 160
4.4.1 MATLAB函式簡介 160
4.4.2 MATLAB仿真實例 160
習題 162
第5章 線性系統的穩定性分析 164
5.1 李雅普諾夫穩定性的定義 164
5.1.1 平衡狀態和一般狀態 164
5.1.2 李雅普諾夫意義下的穩定 165
5.2 李雅普諾夫第 一方法 167
5.2.1 線性定常系統的穩定性分析 167
5.2.2 非線性系統的穩定性分析 169
5.3 李雅普諾夫第 二方法 170
5.3.1 預備知識 170
5.3.2 李雅普諾夫第 二方法的幾個定理 172
5.4 線性系統穩定性分析 176
5.4.1 線性定常連續系統穩定性分析 176
5.4.2 線性定常離散系統穩定性分析 179
5.5 非線性系統李雅普諾夫穩定性分析 182
5.5.1 克拉索夫斯基法 182
5.5.2 變數梯度法 184
5.6 套用MATLAB分析線性系統穩定性 187
5.6.1 MATLAB函式簡介 187
5.6.2 MATLAB仿真實例 187
習題 191
第6章 線性系統的綜合 193
6.1 狀態反饋與極點配置 193
6.1.1 狀態反饋的系統結構與數學描述 193
6.1.2 狀態反饋的極點配置 194
6.1.3 狀態反饋對能控性和能觀測性的影響 197
6.2 輸出反饋與極點配置 198
6.2.1 輸出反饋的系統結構與數學描述 199
6.2.2 輸出反饋的極點配置 200
6.2.3 輸出反饋對能控性和能觀測性的影響 203
6.3 線性系統的鎮定問題 203
6.4 狀態重構與狀態觀測器的設計 205
6.4.1 全維狀態觀測器 205
6.4.2 降維狀態觀測器 208
6.4.3 分離定理 213
6.5 多變數系統的解耦控制 214
6.5.1 解耦的基本思想 214
6.5.2 常見的解耦方法 215
6.6 套用MATLAB實現線性系統綜合 219
6.6.1 MATLAB函式簡介 219
6.6.2 MATLAB仿真實例 220
習題 224
附錄A 習題參考答案 227
附錄B 主要公式符號對照表 237
參考文獻 239
