現代控制工程

目錄
第1章 緒論 1
1.1 控制系統(tǒng)的基本概念 1
1.2 自動控制系統(tǒng)的基本要求 8
1.3 機械工程控制論的研宄對象與任務 9
1.4 控制理論工程應用實踐 11
1.5 控制理論的發(fā)展歷程 19
1.6 現代控制理論的基本內容 27
第2章 控制系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式——控制系統(tǒng)建模 30
2.1 狀態(tài)空間表達式基本概念 30
2.2 控制系統(tǒng)方框圖和模擬結構圖 34
2.3 控制系統(tǒng)狀態(tài)空間法建模 36
2.4 控制系統(tǒng)狀態(tài)方程的線性變換 63
2.5 從系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式求傳遞函數矩陣 71
2.6 離散時間系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式 78
2.7 線性時變系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式 80
2.8 機電液系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式的建立 83
2.9 MATLAB在狀態(tài)空間法中的應用 96
2.10 工程實踐示例：直線倒立擺控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間法建模 99
習題 104
第3章 控制系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式的求解——控制系統(tǒng)定量分析 107
3.1 線性連續(xù)定常齊次方程的解 107
3.2 矩陣指數函數 108
3.3 線性連續(xù)定常非齊次狀態(tài)方程的解 121
3.4 線性時變系統(tǒng)的解 123
3.5 離散系統(tǒng)狀態(tài)方程的解 129
3.6 控制系統(tǒng)連續(xù)狀態(tài)空間表達式的離散化 133
3.7 MATLAB在狀態(tài)方程求解中的應用 138
3.8 工程實踐示例：直線倒立擺控制系統(tǒng)的階躍響應分析142
習題 143
第4章 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與李雅普諾夫方法 145
4.1 李雅普諾夫關于穩(wěn)定性的定義 145
4.2 李雅普諾夫第一法 149
4.3 李雅普諾夫第二法 152
4.4 李雅普諾夫方法在線性系統(tǒng)中的應用 160
4.5 李雅普諾夫方法在非線性系統(tǒng)中的應用 166
4.6 MATLAB在控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析中的應用 175
4.7 工程實踐示例：直線倒立擺控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析176
習題 177
第5章 控制系統(tǒng)的能控性與能觀測性——控制系統(tǒng)定性分析 179
5.1 線性連續(xù)定常系統(tǒng)的能控性 181
5.2 線性連續(xù)定常系統(tǒng)的能觀測性 194
5.3 能控性與能觀測性的對偶關系及對偶原理 200
5.4 能控規(guī)范型與能觀測規(guī)范型 202
5.5 線性定常系統(tǒng)的結構分解 213
5.6 能控性和能觀測性與傳遞函數的關系 223
5.7 線性連續(xù)時變系統(tǒng)的能控性與能觀測性 230
5.8 離散系統(tǒng)的能控性與能觀測性 236
5.9 MATLAB在能控性和能觀測性分析中的應用 244
5.10 工程實踐示例：直線倒立擺控制系統(tǒng)的能控性與能觀測性分析 248
習題 249
第6章 線性定常系統(tǒng)的綜合——控制系統(tǒng)設計 253
6.1 線性系統(tǒng)反饋結構及其對系統(tǒng)特性的影響 253
6.2 極點配置 258
6.3 系統(tǒng)鎮(zhèn)定 265
6.4 系統(tǒng)解耦 268
6.5 狀態(tài)觀測器 273
6.6 基于觀測器的狀態(tài)反饋系統(tǒng) 281
6.7 MATLAB在控制系統(tǒng)綜合中的應用 284
6.8 工程實踐示例：直線倒立擺控制系統(tǒng)狀態(tài)空間極點配置 288
習題 292
第7章 優(yōu)控制 295
7.1 概述 295
7.2 研宄優(yōu)控制的前提條件 296
7.3 靜態(tài)優(yōu)控制的解 298
7.4 離散時間系統(tǒng)的優(yōu)控制 302
7.5 離散時間系統(tǒng)優(yōu)控制的離散化處理 306
7.6 泛函及其極值——變分法 307
7.7 用變分法求解連續(xù)系統(tǒng)優(yōu)控制問題一有約束條件的泛函極值 323
7.8 極小值原理 333
7.9 線性二次型優(yōu)控制問題 341
7.10 MATLAB在優(yōu)控制中的應用 364
7.11 工程實踐示例：直線倒立擺控制系統(tǒng)LQR控制 365
習題 370
第8章 現代控制理論在機械工程中的應用 373
8.1 現代控制理論在機電液系統(tǒng)中的應用 373
8.2 現代控制理論在數控進給伺服系統(tǒng)中的應用 380
8.3 現代控制理論在橋（門）式起重機中的應用 389
8.4 現代控制理論在飛行器控制中的應用 402
8.5 機械系統(tǒng)動態(tài)性能優(yōu)控制應用 419
參考文獻 428