本書主要介紹優(yōu)控制理論的基礎(chǔ)知識，包括優(yōu)控制系統(tǒng)設(shè)計的基本方法，即變分法、極小值原理和動態(tài)規(guī)劃；介紹優(yōu)控制幾類典型問題的求解，包括時間短控制和燃料省控制、線性二次型優(yōu)調(diào)節(jié)控制、線性優(yōu)跟蹤控制；簡要介紹H2和H∞控制理論及基于信號補(bǔ)償?shù)聂敯魞?yōu)控制方法。本書可作為自動化專業(yè)研究生的教科書，也可作為其他與控制相關(guān)專業(yè)的研究生以及科技人員的參考書。
1、 從不同類型的實(shí)際問題出發(fā)，說明最優(yōu)控制問題的背景和特點(diǎn)。
2、 對最優(yōu)控制理論方法的介紹，從簡到難，由淺入深，便于學(xué)生循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)，逐漸加深對理論方法的理解。
3、 適當(dāng)選取內(nèi)容，避免工科學(xué)生不熟悉的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，便于教學(xué)和自學(xué)。
4、 舉例盡可能結(jié)合實(shí)際問題，提高學(xué)生學(xué)習(xí)理論方法的興趣，激發(fā)學(xué)生利用所學(xué)理論方法求解實(shí)際問題的積極性。
5、 適當(dāng)安排習(xí)題，以便加強(qiáng)學(xué)生對主要知識點(diǎn)的理解和掌握。
為適應(yīng)我國對高等學(xué)校自動化專業(yè)人才培養(yǎng)的需要，配合各高校教學(xué)改革的進(jìn)程，創(chuàng)建一套符合自動化專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)改革要求的新型自動化專業(yè)系列教材，“教育部高等學(xué)校自動化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會”(簡稱“教指委”)聯(lián)合了“中國自動化學(xué)會教育工作委員
會”、“中國電工技術(shù)學(xué)會高校工業(yè)自動化教育專業(yè)委員會”、“中國系統(tǒng)仿真學(xué)會教育工作委員會”和“中國機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會電氣工程及自動化學(xué)科委員會”四個委員會，以教學(xué)創(chuàng)新為指導(dǎo)思想，以教材帶動教學(xué)改革為方針，設(shè)立專項(xiàng)資助基金，采用全國公開招標(biāo)方式，組織編寫出版了一套自動化專業(yè)系列教材——《全國高等學(xué)校自動化專業(yè)系列教材》。
本系列教材主要面向本科生，同時兼顧研究生； 覆蓋面包括專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)核心課、專業(yè)選修課、實(shí)踐環(huán)節(jié)課和專業(yè)綜合訓(xùn)練課； 重點(diǎn)突出自動化專業(yè)基礎(chǔ)理論和前沿技術(shù)； 以文字教材為主，適當(dāng)包括多媒體教材； 以主教材為主，適當(dāng)包括習(xí)題集、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、教師參考書、多媒體課件、網(wǎng)絡(luò)課程腳本等輔助教材； 力求做到符合自動化專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、反映自動化專業(yè)教育改革方向、滿足自動化專業(yè)教學(xué)需要； 努力創(chuàng)造使之成為具有先進(jìn)性、創(chuàng)新性、適用性和系統(tǒng)性的特色品牌教材。
本系列教材在“教指委”的領(lǐng)導(dǎo)下，從2004年起，通過招標(biāo)機(jī)制，計劃用3~4年時間出版50本左右教材，2006年開始陸續(xù)出版問世。為滿足多層面、多類型的教學(xué)需求，同類教材可能出版多種版本。
本系列教材的主要讀者群是自動化專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的大學(xué)生和研究生，以及相關(guān)領(lǐng)域和部門的科學(xué)工作者和工程技術(shù)人員。我們希望本系列教材既能為在校大學(xué)生和研究生的學(xué)習(xí)提供內(nèi)容先進(jìn)、論述系統(tǒng)和適于教學(xué)的教材或參考書，也能為廣大科學(xué)工作者和工程技術(shù)人員的知識更新與繼續(xù)學(xué)習(xí)提供適合的參考資料。感謝使用本系列教材的廣大教師、學(xué)生和科技工作者的熱情支持，并歡迎提出批評和意見。
《全國高等學(xué)校自動化專業(yè)系列教材》編審委員會
2005年10月于北京
第1章最優(yōu)控制問題的提出和數(shù)學(xué)描述
1.1最優(yōu)控制問題舉例
1.2最優(yōu)控制問題的數(shù)學(xué)描述
習(xí)題1
第2章函數(shù)極值的基本理論
2.1向量函數(shù)的無條件極值
2.2等式約束下的向量函數(shù)極值
2.3不等式約束下的向量函數(shù)極值
習(xí)題2
第3章最優(yōu)控制中的變分法
3.1變分法基本原理
3.2無終端約束的最優(yōu)控制
3.3終端固定約束的最優(yōu)控制
3.4終端等式約束的最優(yōu)控制
3.5終端時刻自由的最優(yōu)控制
3.6內(nèi)點(diǎn)等式約束的最優(yōu)控制
3.7離散時間系統(tǒng)最優(yōu)控制
習(xí)題3
第4章極小值原理
4.1定常系統(tǒng)極小值原理
4.2時變系統(tǒng)極小值原理
4.3不等式過程約束下的最優(yōu)控制
4.4積分過程約束下的最優(yōu)控制
4.5離散時間系統(tǒng)極小值原理
習(xí)題4
第5章動態(tài)規(guī)劃
5.1Bellman最優(yōu)性原理
5.2離散系統(tǒng)最優(yōu)控制的動態(tài)規(guī)劃求解
5.3連續(xù)系統(tǒng)最優(yōu)控制的動態(tài)規(guī)劃求解
5.4三種經(jīng)典方法的比較
習(xí)題5
第6章時間最短和燃料最省控制
6.1時間最短控制與BangBang控制原理
6.2線性定常系統(tǒng)時間最短控制
6.3線性定常系統(tǒng)燃料最省控制
6.4時間與燃料綜合最優(yōu)控制
習(xí)題6
第7章線性二次型最優(yōu)調(diào)節(jié)器設(shè)計
7.1最優(yōu)調(diào)節(jié)器問題
7.2連續(xù)時間系統(tǒng)有限時間最優(yōu)狀態(tài)調(diào)節(jié)器
7.3連續(xù)時間系統(tǒng)無限時間最優(yōu)狀態(tài)調(diào)節(jié)器
7.3.1線性時變系統(tǒng)的情形
7.3.2線性定常系統(tǒng)的情形
7.3.3無限時間最優(yōu)狀態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性
7.4指定衰減速度的最優(yōu)狀態(tài)調(diào)節(jié)器
7.5利用狀態(tài)觀測器的最優(yōu)狀態(tài)調(diào)節(jié)器
7.5.1全維狀態(tài)觀測器的情形
7.5.2降維狀態(tài)觀測器的情形
7.6離散時間系統(tǒng)最優(yōu)狀態(tài)調(diào)節(jié)器
7.6.1離散時間系統(tǒng)有限時間最優(yōu)調(diào)節(jié)器
7.6.2離散時間系統(tǒng)無限時間最優(yōu)調(diào)節(jié)器
習(xí)題7
第8章最優(yōu)狀態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性
8.1最優(yōu)狀態(tài)調(diào)節(jié)器的頻域公式
8.2最優(yōu)狀態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定余量
8.3最優(yōu)狀態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)對非線性攝動的魯棒穩(wěn)定性
習(xí)題8
第9章最優(yōu)控制系統(tǒng)的漸近特性和加權(quán)矩陣的選擇
9.1單輸入最優(yōu)控制系統(tǒng)閉環(huán)極點(diǎn)的漸近特性
9.2多輸入最優(yōu)控制系統(tǒng)閉環(huán)極點(diǎn)的漸近特性
9.3線性最優(yōu)調(diào)節(jié)器的加權(quán)矩陣選取
習(xí)題9
第10章線性最優(yōu)跟蹤控制器設(shè)計
10.1軌跡跟蹤問題的三種類型
10.2連續(xù)時間系統(tǒng)最優(yōu)跟蹤控制器
10.2.1連續(xù)系統(tǒng)最優(yōu)伺服控制器
10.2.2連續(xù)系統(tǒng)最優(yōu)跟蹤控制器
10.2.3連續(xù)系統(tǒng)最優(yōu)模型跟隨控制器
10.3離散時間系統(tǒng)最優(yōu)跟蹤控制器
10.3.1離散系統(tǒng)最優(yōu)伺服控制器
10.3.2離散系統(tǒng)最優(yōu)跟蹤控制器
10.3.3離散系統(tǒng)最優(yōu)模型跟隨控制器
習(xí)題10
最優(yōu)控制
目錄
第11章H2和H∞控制理論
11.1引論
11.2H2和H∞控制問題的描述
11.3線性定常系統(tǒng)H2控制
11.3.1狀態(tài)反饋H2控制
11.3.2輸出反饋H2控制
11.3.3H2控制器設(shè)計舉例
11.4線性定常系統(tǒng)H∞控制
11.4.1狀態(tài)反饋H∞次優(yōu)控制
11.4.2輸出反饋H∞次優(yōu)控制
11.4.3H∞最優(yōu)控制
11.4.4H∞控制器設(shè)計舉例
11.4.5H2控制與H∞控制特性比較
習(xí)題11
第12章魯棒最優(yōu)控制器設(shè)計
12.1不確定受控對象描述
12.2魯棒線性二次型最優(yōu)調(diào)節(jié)器設(shè)計
12.3魯棒線性二次型最優(yōu)動態(tài)輸出反饋調(diào)節(jié)器設(shè)計
12.4魯棒線性二次型最優(yōu)伺服控制器設(shè)計
12.5魯棒最優(yōu)控制器設(shè)計舉例
12.6擴(kuò)展與應(yīng)用
習(xí)題12
附錄A矩陣微分與向量函數(shù)的Taylor展開
A.1對標(biāo)量的微分
A.2對向量的微分
A.3對矩陣的微分
A.4復(fù)合函數(shù)的情形
A.5向量函數(shù)的Taylor展開
參考文獻(xiàn)
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