《高等院校精品課程系列教材:自動控制原理(上冊)》是根據高等學校本科自動控制原理課程的教學要求編寫，比較全面地闡述了經典控制理論中線性定常系統理論的基本內容。全書共分4篇（控制基礎篇、系統分析篇、系統設計篇、套用篇），共7章，包括自動控制系統的一般概念及數學模型，經典控制理論的三大分析方法——時域分析法、根軌跡分析法及頻域分析法，控制系統的校正。另外，為了教材知識體系的完整性及拓展讀者的視野，加深學生對課程的理解以及與後續課程的銜接，《高等院校精品課程系列教材:自動控制原理(上冊)》在最後以小篇幅、淺顯易讀的編排風格，較完整地展示了幾個控制系統的套用實例。《高等院校精品課程系列教材:自動控制原理(上冊)》可作為高等學校自動化、電氣工程及自動化、機械工程及自動化、熱力工程、通信工程、電子信息工程等相關專業的“自動控制原理”課程的本科教材，同時也可作為自動化相關專業研究生及工程技術人員的參考書。
基本介紹
- 書名：高等院校精品課程系列教材:自動控制原理
- 出版社：機械工業出版社
- 頁數：274頁
- 開本：16
- 品牌：機械工業出版社
- 作者：謝昭莉
- 出版日期：2012年7月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：9787111383307, 7111383303
內容簡介,圖書目錄, , ,
內容簡介
《高等院校精品課程系列教材:自動控制原理(上冊)》由機械工業出版社出版。
圖書目錄
前言
第一篇控制基礎篇
第1章自動控制系統的一般概念
1.1引言
1.2自動控制與自動控制系統
1.2.1人工控制與自動控制
1.2.2控制系統的方框圖表示法
1.2.3開環控制與閉環控制
1.2.4自動控制系統的基本組成
1.3自動控制系統的基本類型
1.3.1恆值控制系統、隨動控制系統和程式控制系統
1.3.2線性系統和非線性系統
1.3.3連續系統和離散系統
1.4對自動控制系統的基本要求
1.5本課程的任務及本書概貌
1.5.1課程的任務
1.5.2本書概貌
小結
習題
第2章控制系統的數學模型
2.1引言
2.2系統微分方程的建立
2.2.1線性系統的微分方程
2.2.2非線性微分方程的線性化
2.3線性系統的傳遞函式
2.3.1傳遞函式
2.3.2傳遞函式的性質
2.3.3傳遞函式的求法
2.3.4典型環節的傳遞函式
2.4控制系統的動態結構圖與信號流圖
2.4.1動態結構圖的概念
2.4.2動態結構圖的繪製
2.4.3動態結構圖的等效變換
2.4.4信號流圖及梅遜增益公式
2.5閉環控制系統的傳遞函式
2.5.1閉環控制系統的開環傳遞函式
2.5.2給定輸入信號作用下系統的閉環傳遞函式
2.5.3干擾信號作用下系統的閉環傳遞函式
2.5.4閉環控制系統的誤差傳遞函式
2.5.5多輸入—多輸出系統的傳遞函式矩陣
2.6MATLAB中數學模型的表示
2.6.1數學模型的MATLAB表示及其轉換
2.6.2套用MATLAB指令簡化動態結構圖
小結
習題
第二篇系統分析篇
第3章控制系統的時域分析
3.1引言
3.1.1典型輸入信號
3.1.2控制系統時域回響的性能指標
3.2線性定常系統的穩定性及穩定判據
3.2.1穩定的基本概念
3.2.2線性系統穩定的充分必要條件
3.2.3勞斯穩定判據
3.2.4系統參數對穩定性的影響
3.2.5系統的相對穩定性和穩定裕量
3.2.6結構不穩定系統及其改善
3.3控制系統的穩態誤差
3.3.1誤差和穩態誤差的定義
3.3.2給定輸入作用下的穩態誤差
3.3.3干擾作用下的穩態誤差與系統結構參數的關係
3.3.4改善系統穩態精度的途徑
3.4控制系統的動態性能分析
3.4.1一階系統的時域分析
3.4.2二階系統的時域分析
3.4.3高階系統分析
3.5線性系統的基本控制規律——PID控制
3.6用MATLAB對系統進行時域分析
小結
習題
第4章控制系統的根軌跡分析法
4.1引言
4.1.1根軌跡
4.1.2根軌跡與系統性能
4.2根軌跡法的基本概念
4.2.1根軌跡方程
4.2.2系統閉環零點、極點和開環零點、極點的關係
4.2.3相角條件和幅值條件
4.3根軌跡的繪製
4.3.1繪製根軌跡圖的基本法則
4.3.2繪製根軌跡圖舉例
4.4廣義根軌跡的繪製
4.4.1參數根軌跡圖的繪製
4.4.2零度根軌跡圖的繪製
4.5利用根軌跡圖分析控制系統性能
4.5.1閉環系統極點、零點的位置與系統性能的關係
4.5.2由根軌跡圖確定條件穩定系統的參數取值範圍
4.6用MATLAB進行控制系統的根軌跡分析
4.6.1用MATLAB繪製根軌跡圖
4.6.2用MATLAB對系統根軌跡進行分析舉例
小結
習題
第5章控制系統的頻域分析
5.1引言
5.1.1頻率特性的基本概念
5.1.2用圖形表示頻率特性
5.2對數頻率特性
5.2.1對數頻率特性圖
5.2.2典型環節的對數頻率特性
5.2.3控制系統開環對數頻率特性圖的繪製
5.2.4最小相位系統與非最小相位系統
5.2.5由頻率特性確定相應的傳遞函式
5.3頻率特性極坐標圖
5.3.1極坐標圖（幅相頻率特性曲線）
5.3.2典型環節的頻率特性極坐標圖
5.3.3控制系統的開環頻率特性極坐標圖
5.4奈奎斯特穩定判據
5.4.1奈奎斯特穩定判據的數學基礎
5.4.2奈奎斯特穩定判據
5.4.3對數頻率特性上的奈奎斯特判據
5.4.4用奈奎斯特判據判斷延遲系統穩定性
5.5控制系統的相對穩定性
5.5.1相角裕量與幅值裕量
5.5.2控制系統的相對穩定性分析
5.6控制系統的頻域分析
5.6.1典型二階系統的頻域分析
5.6.2高階系統的頻域分析
5.7用MATLAB進行控制系統的頻域分析
小結
習題
第三篇系統設計篇
第6章控制系統的校正
6.1引言
6.1.1系統校正的概念
6.1.2系統校正基礎
6.2常用校正裝置及其特性
6.2.1超前校正裝置及其特性
6.2.2滯後校正裝置及其特性
6.2.3滯後—超前校正裝置及其特性
6.3頻域法串聯校正
6.3.1串聯超前校正
6.3.2串聯滯後校正
6.3.3串聯滯後—超前校正
6.3.4按期望特性對系統進行串聯校正
6.4根軌跡法串聯校正
6.4.1串聯超前校正
6.4.2串聯滯後校正
6.4.3串聯滯後.，前校正
6.5工程控制方法—PID控制
6.6反饋校正
6.6.1利用反饋校正改變局部結構和參數
6.6.2利用反饋校正取代局部結構
6.7複合校正
6.7.1按干擾補償的複合校正
6.7.2按輸入補償的複合校正
小結
習題
第四篇套用篇
第7章控制系統示例
7.1引言
7.2一種電動比例蝶閥控制系統
7.3智慧型車速度控制系統
7.4鍋爐給水控制系統
7.5汽車制動器性能測試的試驗台控制系統
附錄常用函式的拉普拉斯變換簡表及拉普拉斯變換的幾個重要定理
參考文獻
第一篇控制基礎篇
第1章自動控制系統的一般概念
1.1引言
1.2自動控制與自動控制系統
1.2.1人工控制與自動控制
1.2.2控制系統的方框圖表示法
1.2.3開環控制與閉環控制
1.2.4自動控制系統的基本組成
1.3自動控制系統的基本類型
1.3.1恆值控制系統、隨動控制系統和程式控制系統
1.3.2線性系統和非線性系統
1.3.3連續系統和離散系統
1.4對自動控制系統的基本要求
1.5本課程的任務及本書概貌
1.5.1課程的任務
1.5.2本書概貌
小結
習題
第2章控制系統的數學模型
2.1引言
2.2系統微分方程的建立
2.2.1線性系統的微分方程
2.2.2非線性微分方程的線性化
2.3線性系統的傳遞函式
2.3.1傳遞函式
2.3.2傳遞函式的性質
2.3.3傳遞函式的求法
2.3.4典型環節的傳遞函式
2.4控制系統的動態結構圖與信號流圖
2.4.1動態結構圖的概念
2.4.2動態結構圖的繪製
2.4.3動態結構圖的等效變換
2.4.4信號流圖及梅遜增益公式
2.5閉環控制系統的傳遞函式
2.5.1閉環控制系統的開環傳遞函式
2.5.2給定輸入信號作用下系統的閉環傳遞函式
2.5.3干擾信號作用下系統的閉環傳遞函式
2.5.4閉環控制系統的誤差傳遞函式
2.5.5多輸入—多輸出系統的傳遞函式矩陣
2.6MATLAB中數學模型的表示
2.6.1數學模型的MATLAB表示及其轉換
2.6.2套用MATLAB指令簡化動態結構圖
小結
習題
第二篇系統分析篇
第3章控制系統的時域分析
3.1引言
3.1.1典型輸入信號
3.1.2控制系統時域回響的性能指標
3.2線性定常系統的穩定性及穩定判據
3.2.1穩定的基本概念
3.2.2線性系統穩定的充分必要條件
3.2.3勞斯穩定判據
3.2.4系統參數對穩定性的影響
3.2.5系統的相對穩定性和穩定裕量
3.2.6結構不穩定系統及其改善
3.3控制系統的穩態誤差
3.3.1誤差和穩態誤差的定義
3.3.2給定輸入作用下的穩態誤差
3.3.3干擾作用下的穩態誤差與系統結構參數的關係
3.3.4改善系統穩態精度的途徑
3.4控制系統的動態性能分析
3.4.1一階系統的時域分析
3.4.2二階系統的時域分析
3.4.3高階系統分析
3.5線性系統的基本控制規律——PID控制
3.6用MATLAB對系統進行時域分析
小結
習題
第4章控制系統的根軌跡分析法
4.1引言
4.1.1根軌跡
4.1.2根軌跡與系統性能
4.2根軌跡法的基本概念
4.2.1根軌跡方程
4.2.2系統閉環零點、極點和開環零點、極點的關係
4.2.3相角條件和幅值條件
4.3根軌跡的繪製
4.3.1繪製根軌跡圖的基本法則
4.3.2繪製根軌跡圖舉例
4.4廣義根軌跡的繪製
4.4.1參數根軌跡圖的繪製
4.4.2零度根軌跡圖的繪製
4.5利用根軌跡圖分析控制系統性能
4.5.1閉環系統極點、零點的位置與系統性能的關係
4.5.2由根軌跡圖確定條件穩定系統的參數取值範圍
4.6用MATLAB進行控制系統的根軌跡分析
4.6.1用MATLAB繪製根軌跡圖
4.6.2用MATLAB對系統根軌跡進行分析舉例
小結
習題
第5章控制系統的頻域分析
5.1引言
5.1.1頻率特性的基本概念
5.1.2用圖形表示頻率特性
5.2對數頻率特性
5.2.1對數頻率特性圖
5.2.2典型環節的對數頻率特性
5.2.3控制系統開環對數頻率特性圖的繪製
5.2.4最小相位系統與非最小相位系統
5.2.5由頻率特性確定相應的傳遞函式
5.3頻率特性極坐標圖
5.3.1極坐標圖（幅相頻率特性曲線）
5.3.2典型環節的頻率特性極坐標圖
5.3.3控制系統的開環頻率特性極坐標圖
5.4奈奎斯特穩定判據
5.4.1奈奎斯特穩定判據的數學基礎
5.4.2奈奎斯特穩定判據
5.4.3對數頻率特性上的奈奎斯特判據
5.4.4用奈奎斯特判據判斷延遲系統穩定性
5.5控制系統的相對穩定性
5.5.1相角裕量與幅值裕量
5.5.2控制系統的相對穩定性分析
5.6控制系統的頻域分析
5.6.1典型二階系統的頻域分析
5.6.2高階系統的頻域分析
5.7用MATLAB進行控制系統的頻域分析
小結
習題
第三篇系統設計篇
第6章控制系統的校正
6.1引言
6.1.1系統校正的概念
6.1.2系統校正基礎
6.2常用校正裝置及其特性
6.2.1超前校正裝置及其特性
6.2.2滯後校正裝置及其特性
6.2.3滯後—超前校正裝置及其特性
6.3頻域法串聯校正
6.3.1串聯超前校正
6.3.2串聯滯後校正
6.3.3串聯滯後—超前校正
6.3.4按期望特性對系統進行串聯校正
6.4根軌跡法串聯校正
6.4.1串聯超前校正
6.4.2串聯滯後校正
6.4.3串聯滯後.，前校正
6.5工程控制方法—PID控制
6.6反饋校正
6.6.1利用反饋校正改變局部結構和參數
6.6.2利用反饋校正取代局部結構
6.7複合校正
6.7.1按干擾補償的複合校正
6.7.2按輸入補償的複合校正
小結
習題
第四篇套用篇
第7章控制系統示例
7.1引言
7.2一種電動比例蝶閥控制系統
7.3智慧型車速度控制系統
7.4鍋爐給水控制系統
7.5汽車制動器性能測試的試驗台控制系統
附錄常用函式的拉普拉斯變換簡表及拉普拉斯變換的幾個重要定理
參考文獻
本書是在編者廣泛參考國內外優秀教材內容及體系結構，結合編者的教學經驗及研究體會編寫而成。
力求內容系統全面、概念清晰完整；重點概念闡明原始問題來源，用實例指明其實質，歸納出相關研究結論，意在培養學生研究思維。
為使讀者便於了解相關理論的套用鄰域，便於對理論及方法的理解和掌握，書中配有豐富的套用例題和習題。
力求內容系統全面、概念清晰完整；重點概念闡明原始問題來源，用實例指明其實質，歸納出相關研究結論，意在培養學生研究思維。
為使讀者便於了解相關理論的套用鄰域，便於對理論及方法的理解和掌握，書中配有豐富的套用例題和習題。
前言
緒論1
第五篇 線性離散控制系統篇 5
第8章 線性離散控制系統6
8.1 概述6
8.1.1 離散控制系統簡介6
8.1.2 離散控制系統的特點和研究方法8
8.2 信號採樣與恢復8
8.2.1 信號採樣9
8.2.2 採樣定理10
8.2.3 信號恢復12
8.3 z變換13
8.3.1 z變換的定義13
8.3.2 z變換的方法14
8.3.3 z變換的基本定理17
8.3.4 z反變換19
8.4 離散控制系統的數學模型22
8.4.1 差分方程22
8.4.2 脈衝傳遞函式24
8.4.3 離散控制系統的動態結構圖27
8.5 離散控制系統的性能分析33
8.5.1 穩定性33
8.5.2 動態性能39
8.5.3 穩態誤差42
8.6 離散控制系統的數字校正45
8.6.1 模擬控制器的離散化46
8.6.2 根軌跡法校正47
8.6.3 頻率特性法校正50
8.6.4 數字控制器直接設計法52
小結63
習題64
第六篇 非線性控制系統基礎篇 69
第9章 非線性控制系統70
9.1 概述70
9.1.1 非線性系統70
9.1.2 常見的非線性特性71
9.1.3 非線性控制系統的特點73
9.2 相平面法74
9.2.1 相平面法的基本概念74
9.2.2 相平面圖的繪製77
9.2.3 非線性控制系統的相平面分析83
9.3 描述函式法91
9.3.1 描述函式法的基本概念91
9.3.2 非線性特性的描述函式92
9.3.3 非線性控制系統的描述函式法分析97
9.4 改善非線性控制系統性能的措施104
9.4.1 改變線性部分的參數和結構104
9.4.2 改變非線性特性105
9.4.3 非線性特性的利用106
小結107
習題108
第七篇 現代控制理論基礎篇 113
第10章 控制系統的狀態空間描述114
10.1 控制系統及其描述114
10.1.1 控制系統114
10.1.2 控制系統的特性與分類114
10.1.3 控制系統的輸入.輸出描述115
10.2 控制系統的狀態空間模型117
10.2.1 基本概念117
10.2.2 線性系統的狀態空間描述121
10.2.3 狀態空間描述的模擬結構圖123
10.3 系統狀態空間表達式的建立124
10.3.1 由系統的模擬結構圖建立狀態空間表達式124
10.3.2 由系統的物理機理直接建立狀態空間表達式125
10.3.3 由系統的微分方程或傳遞函式建立狀態空間描述128
10.4 狀態空間描述的線性變換131
10.4.1 線性變換131
10.4.2 系統的特徵值和特徵向量133
10.4.3 化狀態空間表達式為對角線標準型134
10.4.4 化狀態空間表達式為約當標準型136
10.5 由狀態空間描述求傳遞函式陣139
10.5.1 系統的傳遞函式矩陣139
10.5.2 系統的輸入.輸出描述與狀態空間描述方法比較142
10.6 組合系統的狀態空間描述和傳遞函式陣142
10.6.1 並聯組合系統143
10.6.2 串聯組合系統143
10.6.3 輸出反饋系統144
10.7 離散系統的狀態空間描述144
10.8 系統模型的計算機表示及轉換145
10.8.1 模型的建立與轉換146
10.8.2 建立組合系統的狀態空間描述148
小結150
習題150
第11章 線性控制系統的動態分析153
11.1 線性時變系統狀態方程的求解153
11.1.1 線性時變系統狀態方程解的存在性與唯一性153
11.1.2 線性齊次微分方程組的解空間153
11.1.3 系統的狀態轉移矩陣153
11.1.4 系統狀態轉移矩陣的性質154
11.1.5 系統的自由運動155
11.1.6 線性時變系統的一般運動155
11.1.7 線性時變系統狀態轉移矩陣Φ(t，t0)的計算157
11.2 線性時不變系統狀態方程的求解158
11.2.1 狀態轉移矩陣158
11.2.2 狀態轉移矩陣的性質160
11.2.3 狀態轉移矩陣Φ(t)的計算160
11.2.4 線性時不變系統的運動166
11.3 線性連續系統狀態空間表達式的離散化168
11.3.1 線性時變系統的離散化168
11.3.2 線性時不變系統的離散化169
11.3.3 近似離散化171
11.4 離散系統狀態方程的解172
11.4.1 遞推法172
11.4.2 z變換法175
小結177
習題177
第12章 線性時不變系統的能控性和能觀性180
12.1 系統的能控性及其判別180
12.1.1 能控性定義181
12.1.2 能控性判據182
12.2 系統的能觀性及其判別185
12.2.1 能觀性定義185
12.2.2 能觀性判據186
12.3 能控性與能觀性的對偶關係187
12.3.1 對偶系統187
12.3.2 對偶原理187
12.4 約當型方程的能控性、能觀性187
12.4.1 線性變換不改變系統的能控性、能觀性判據188
12.4.2 約當型方程的能控性、能觀性判據188
12.5 線性離散系統的能控性與能觀性190
12.5.1 能控性191
12.5.2 能觀性192
12.6 線性時不變系統結構分解193
12.6.1 系統狀態空間結構及子空間的性質194
12.6.2 系統的結構分解196
12.7 線性時不變系統的標準型與最小實現201
12.7.1 化系統狀態空間描述為能控規範型201
12.7.2 線性時不變系統的最小實現207
小結208
習題209
第13章 系統的運動穩定性213
13.1 BIBO穩定性213
13.1.1 BIBO穩定的概念213
13.1.2 判據214
13.2 李雅普諾夫穩定性定義215
13.2.1 系統的平衡狀態215
13.2.2 李雅普諾夫穩定性的幾個定義216
13.3 李雅普諾夫第一法217
13.3.1 線性系統的穩定判據218
13.3.2 非線性系統的穩定性218
13.3.3 系統內部穩定和外部穩定的關係219
13.4 李雅普諾夫第二法221
13.4.1 預備知識222
13.4.2 李雅普諾夫第二法的判穩定理223
13.5 線性系統穩定性分析229
13.5.1 線性時不變連續系統漸近穩定的判別229
13.5.2 線性時不變離散系統漸近穩定的判別234
13.5.3 線性時變連續系統漸近穩定的判別235
13.6 李雅普諾夫方法在非線性系統中的套用236
13.6.1 克拉索夫斯基法236
13.6.2 變數梯度法238
小結241
習題242
第14章 線性時不變系統的綜合244
14.1 反饋控制系統的基本結構244
14.1.1 狀態反饋246
14.1.2 輸出反饋246
14.1.3 反饋控制系統的能控能觀性247
14.2 狀態反饋系統的極點配置249
14.2.1 極點配置定理249
14.2.2 系統極點配置252
14.2.3 狀態反饋的套用——狀態反饋下閉環系統的鎮定問題263
14.3 狀態重構與狀態觀測器的設計264
14.3.1 狀態估計264
14.3.2 全維觀測器設計264
14.3.3 降維觀測器267
14.4 帶觀測器的狀態反饋系統的綜合270
14.4.1 系統的描述270
14.4.2 閉環系統的基本特性271
小結273
習題273
參考文獻276
緒論1
第五篇 線性離散控制系統篇 5
第8章 線性離散控制系統6
8.1 概述6
8.1.1 離散控制系統簡介6
8.1.2 離散控制系統的特點和研究方法8
8.2 信號採樣與恢復8
8.2.1 信號採樣9
8.2.2 採樣定理10
8.2.3 信號恢復12
8.3 z變換13
8.3.1 z變換的定義13
8.3.2 z變換的方法14
8.3.3 z變換的基本定理17
8.3.4 z反變換19
8.4 離散控制系統的數學模型22
8.4.1 差分方程22
8.4.2 脈衝傳遞函式24
8.4.3 離散控制系統的動態結構圖27
8.5 離散控制系統的性能分析33
8.5.1 穩定性33
8.5.2 動態性能39
8.5.3 穩態誤差42
8.6 離散控制系統的數字校正45
8.6.1 模擬控制器的離散化46
8.6.2 根軌跡法校正47
8.6.3 頻率特性法校正50
8.6.4 數字控制器直接設計法52
小結63
習題64
第六篇 非線性控制系統基礎篇 69
第9章 非線性控制系統70
9.1 概述70
9.1.1 非線性系統70
9.1.2 常見的非線性特性71
9.1.3 非線性控制系統的特點73
9.2 相平面法74
9.2.1 相平面法的基本概念74
9.2.2 相平面圖的繪製77
9.2.3 非線性控制系統的相平面分析83
9.3 描述函式法91
9.3.1 描述函式法的基本概念91
9.3.2 非線性特性的描述函式92
9.3.3 非線性控制系統的描述函式法分析97
9.4 改善非線性控制系統性能的措施104
9.4.1 改變線性部分的參數和結構104
9.4.2 改變非線性特性105
9.4.3 非線性特性的利用106
小結107
習題108
第七篇 現代控制理論基礎篇 113
第10章 控制系統的狀態空間描述114
10.1 控制系統及其描述114
10.1.1 控制系統114
10.1.2 控制系統的特性與分類114
10.1.3 控制系統的輸入.輸出描述115
10.2 控制系統的狀態空間模型117
10.2.1 基本概念117
10.2.2 線性系統的狀態空間描述121
10.2.3 狀態空間描述的模擬結構圖123
10.3 系統狀態空間表達式的建立124
10.3.1 由系統的模擬結構圖建立狀態空間表達式124
10.3.2 由系統的物理機理直接建立狀態空間表達式125
10.3.3 由系統的微分方程或傳遞函式建立狀態空間描述128
10.4 狀態空間描述的線性變換131
10.4.1 線性變換131
10.4.2 系統的特徵值和特徵向量133
10.4.3 化狀態空間表達式為對角線標準型134
10.4.4 化狀態空間表達式為約當標準型136
10.5 由狀態空間描述求傳遞函式陣139
10.5.1 系統的傳遞函式矩陣139
10.5.2 系統的輸入.輸出描述與狀態空間描述方法比較142
10.6 組合系統的狀態空間描述和傳遞函式陣142
10.6.1 並聯組合系統143
10.6.2 串聯組合系統143
10.6.3 輸出反饋系統144
10.7 離散系統的狀態空間描述144
10.8 系統模型的計算機表示及轉換145
10.8.1 模型的建立與轉換146
10.8.2 建立組合系統的狀態空間描述148
小結150
習題150
第11章 線性控制系統的動態分析153
11.1 線性時變系統狀態方程的求解153
11.1.1 線性時變系統狀態方程解的存在性與唯一性153
11.1.2 線性齊次微分方程組的解空間153
11.1.3 系統的狀態轉移矩陣153
11.1.4 系統狀態轉移矩陣的性質154
11.1.5 系統的自由運動155
11.1.6 線性時變系統的一般運動155
11.1.7 線性時變系統狀態轉移矩陣Φ(t，t0)的計算157
11.2 線性時不變系統狀態方程的求解158
11.2.1 狀態轉移矩陣158
11.2.2 狀態轉移矩陣的性質160
11.2.3 狀態轉移矩陣Φ(t)的計算160
11.2.4 線性時不變系統的運動166
11.3 線性連續系統狀態空間表達式的離散化168
11.3.1 線性時變系統的離散化168
11.3.2 線性時不變系統的離散化169
11.3.3 近似離散化171
11.4 離散系統狀態方程的解172
11.4.1 遞推法172
11.4.2 z變換法175
小結177
習題177
第12章 線性時不變系統的能控性和能觀性180
12.1 系統的能控性及其判別180
12.1.1 能控性定義181
12.1.2 能控性判據182
12.2 系統的能觀性及其判別185
12.2.1 能觀性定義185
12.2.2 能觀性判據186
12.3 能控性與能觀性的對偶關係187
12.3.1 對偶系統187
12.3.2 對偶原理187
12.4 約當型方程的能控性、能觀性187
12.4.1 線性變換不改變系統的能控性、能觀性判據188
12.4.2 約當型方程的能控性、能觀性判據188
12.5 線性離散系統的能控性與能觀性190
12.5.1 能控性191
12.5.2 能觀性192
12.6 線性時不變系統結構分解193
12.6.1 系統狀態空間結構及子空間的性質194
12.6.2 系統的結構分解196
12.7 線性時不變系統的標準型與最小實現201
12.7.1 化系統狀態空間描述為能控規範型201
12.7.2 線性時不變系統的最小實現207
小結208
習題209
第13章 系統的運動穩定性213
13.1 BIBO穩定性213
13.1.1 BIBO穩定的概念213
13.1.2 判據214
13.2 李雅普諾夫穩定性定義215
13.2.1 系統的平衡狀態215
13.2.2 李雅普諾夫穩定性的幾個定義216
13.3 李雅普諾夫第一法217
13.3.1 線性系統的穩定判據218
13.3.2 非線性系統的穩定性218
13.3.3 系統內部穩定和外部穩定的關係219
13.4 李雅普諾夫第二法221
13.4.1 預備知識222
13.4.2 李雅普諾夫第二法的判穩定理223
13.5 線性系統穩定性分析229
13.5.1 線性時不變連續系統漸近穩定的判別229
13.5.2 線性時不變離散系統漸近穩定的判別234
13.5.3 線性時變連續系統漸近穩定的判別235
13.6 李雅普諾夫方法在非線性系統中的套用236
13.6.1 克拉索夫斯基法236
13.6.2 變數梯度法238
小結241
習題242
第14章 線性時不變系統的綜合244
14.1 反饋控制系統的基本結構244
14.1.1 狀態反饋246
14.1.2 輸出反饋246
14.1.3 反饋控制系統的能控能觀性247
14.2 狀態反饋系統的極點配置249
14.2.1 極點配置定理249
14.2.2 系統極點配置252
14.2.3 狀態反饋的套用——狀態反饋下閉環系統的鎮定問題263
14.3 狀態重構與狀態觀測器的設計264
14.3.1 狀態估計264
14.3.2 全維觀測器設計264
14.3.3 降維觀測器267
14.4 帶觀測器的狀態反饋系統的綜合270
14.4.1 系統的描述270
14.4.2 閉環系統的基本特性271
小結273
習題273
參考文獻276
