本書是為“應用型工科” 控制類相關專業學生和非控制類學科的碩士研究生學習“現代控制技術和方法” 而撰寫的教材｡
線性系統理論是現代控制理論的基礎, 也是目前理論上完善､技術上成熟､工程應用廣泛的內容｡本次修訂除對原書第3 版的部分章節內容改寫外, 還增寫了“優控制” 的有關內容, 補充了部分習題參考答案供讀者學習參考｡
本書重點突出､概念清晰､內容精煉､簡明易懂, 具有工程應用的特色, 可幫助讀者正確理解和掌握“現代控制理論” 中基礎又重要的概念､原理和分析､綜合系統的方法, 了解工程上的典型應用實例, 既方便教師教學也方便學生學習｡
本書配有免費電子課件, 歡迎選用本書作教材的教師登錄www. cmpedu.com 注冊下載｡
前言
本書是為“應用型工科” 控制類相關專業, 如自動化､電氣工程及其自動化等專業學生和非控制類學科, 如機電､信息､計算機應用等碩士研究生學習“現代控制技術和方法” 而撰寫的教材或參考書｡本書重點突出､概念清晰､內容精練､簡明易懂, 具有工程應用的特色, 既方便教師教學也方便學生學習｡
線性系統理論是現代控制理論的基礎, 也是目前理論上最完善､技術上最成熟､工程應用最廣泛的一個分支｡本書可幫助讀者正確理解和掌握其中最基礎又最重要的概念､原理和分析､綜合系統的方法, 了解工程上的一些應用實例｡
本書共分7 章｡第一章介紹現代控制中用到的建立系統數學模型的方法; 第二~ 四章涉及系統的性能分析, 主要包括系統的能控性及能觀測性､穩定性分析; 第五章介紹狀態空間綜合(設計) 系統的方法; 第六章介紹“最優控制” 的主要內容; 第七章為應用實例, 有利于學生對全書內容的進一步理解和掌握｡
本書在第3 版(孫炳達､梁慧冰編著) 的基礎上修訂而成｡本次修訂由孫炳達完成｡其中, 重新撰寫第三章的第五~七節; 增補有關“最優控制” 的主要內容; 對全書各章的習題重新選排并提供部分習題的參考答案｡
本書的出版, 曾得到廣東工業大學､廣東技術師范大學及天河學院､廣東省重點學科及機械工業出版社等單位的支特, 特別是在編寫及修訂過程中參閱和引用了同類教材的一些內容,編者對上述單位和個人表示深深的謝意!
由于編者水平有限, 書中難免仍會有不妥和錯誤之處, 衷心希望同行及讀者批評指正｡
編 者
目錄
前 言
第一章 控制系統的狀態空間描述 1
第一節 狀態空間描述的基本定義及
一般形式 1
第二節 根據系統機理建立狀態空間
表達式 6
第三節 由系統微分方程式轉換為狀態
空間表達式 10
第四節 由系統傳遞函數轉變為狀態
空間表達式 16
第五節 由系統結構圖建立狀態
空間表達式 27
第六節 由狀態空間描述轉換成傳遞
函數描述 31
第七節 離散控制系統的狀態空間描述 37
習題 40
第二章 線性系統的狀態空間響應分析 42
第一節 線性定常連續系統狀態空間
響應分析 42
第二節 系統狀態轉移矩陣的性質
及其計算 48
第三節 線性定常離散系統狀態空間
響應分析 62
習題 67
第三章 線性系統的能控性與
能觀測性 69
第一節 能控性與能觀測性的基本概念 69
第二節 線性定常系統的能控性及其
判據 71
第三節 線性定常系統的能觀測性及
其判據 76
第四節 離散系統的能控性與能觀測性 80
第五節 能控性與能觀測性的對偶關系 85
第六節 能控標準型和能觀測標準型 87
第七節 系統的結構分解 92
第八節 傳遞函數陣的實現問題 99
第九節 能控性和能觀測性與傳遞函數
零極點的關系 108
習題 110
第四章 控制系統的穩定性分析 113
第一節 動態系統的外部穩定性 113
第二節 動態系統的內部穩定性 114
第三節 李雅普諾夫判穩第一方法 119
第四節 李雅普諾夫判穩第二方法 122
第五節 李雅普諾夫判穩方法在線性
系統中的應用 126
習題 131
第五章 線性定常系統的綜合 133
第一節 線性反饋控制系統的基本結構 133
第二節 帶輸出反饋系統的綜合 135
第三節 帶狀態反饋系統的綜合 139
第四節 狀態重構與狀態觀測器的設計 145
第五節 帶觀測器狀態反饋系統的綜合 154
第六節 解耦控制系統的綜合 157
習題 166
第六章 線性系統的最優控制 167
第一節 最優控制的數學表達 167
第二節 求解最優控制率的方法 167
第三節 線性二次型最優控制 168
第四節 線性二次型最優控制系統的
設計 171
習題 179
第七章 工程應用實例 181
第一節 單倒立擺控制系統的狀態空間
設計 181
第二節 大型橋式起重機行車控制系統的
狀態空間設計 187
第三節 液壓伺服電動機最優控制系統 199
附錄 部分習題參考答案 201
參考文獻 203
新書資訊