第1章緒論
1.1系統(tǒng)控制理論的研究對(duì)象
1.1.1系統(tǒng)
1.1.2動(dòng)態(tài)系統(tǒng)
1.1.3線性系統(tǒng)
1.1.4系統(tǒng)模型
1.2線性系統(tǒng)理論的基本概貌
1.2.1線性系統(tǒng)理論的主要內(nèi)容
1.2.2線性系統(tǒng)理論的發(fā)展過(guò)程
1.2.3線性系統(tǒng)理論的主要學(xué)派
1.3本書(shū)的論述范圍
**部分線性系統(tǒng)的時(shí)間域理論
第2章線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
2.1狀態(tài)和狀態(tài)空間
2.1.1系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程的兩類數(shù)學(xué)描述
2.1.2狀態(tài)和狀態(tài)空間的定義
2.2線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
2.2.1電路系統(tǒng)狀態(tài)空間描述的列寫(xiě)示例
2.2.2機(jī)電系統(tǒng)狀態(tài)空間描述的列寫(xiě)示例
2.2.3連續(xù)時(shí)間線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
2.2.4人口分布問(wèn)題狀態(tài)空間描述的列寫(xiě)示例
2.2.5離散時(shí)間線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
2.3連續(xù)變量動(dòng)態(tài)系統(tǒng)按狀態(tài)空間描述的分類
2.3.1線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)
2.3.2時(shí)變系統(tǒng)和時(shí)不變系統(tǒng)
2.3.3連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)和離散時(shí)間系統(tǒng)
2.3.4確定性系統(tǒng)和不確定性系統(tǒng)
2.4由系統(tǒng)輸入輸出描述導(dǎo)出狀態(tài)空間描述
2.4.1由輸入輸出描述導(dǎo)出狀態(tài)空間描述
2.4.2由方塊圖描述導(dǎo)出狀態(tài)空間描述
2.5線性時(shí)不變系統(tǒng)的特征結(jié)構(gòu)
2.5.1特征多項(xiàng)式
2.5.2特征值
2.5.3特征向量和廣義特征向量
2.6狀態(tài)方程的約當(dāng)規(guī)范形
2.6.1特征值為兩兩相異的情形
2.6.2特征值包含重值的情形
2.7由狀態(tài)空間描述導(dǎo)出傳遞函數(shù)矩陣
2.7.1傳遞函數(shù)矩陣
2.7.2G(s)基于(A,B,C,D)的表達(dá)式
2.7.3G(s)的實(shí)用計(jì)算關(guān)系式
2.8線性系統(tǒng)在坐標(biāo)變換下的特性
2.8.1坐標(biāo)變換的幾何含義和代數(shù)表征
2.8.2線性時(shí)不變系統(tǒng)在坐標(biāo)變換下的特性
2.8.3線性時(shí)變系統(tǒng)在坐標(biāo)變換下的特性
2.9組合系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述和傳遞函數(shù)矩陣
2.9.1子系統(tǒng)的并聯(lián)
2.9.2子系統(tǒng)的串聯(lián)
2.9.3子系統(tǒng)的反饋連接
2.10小結(jié)和評(píng)述
習(xí)題
第3章線性系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析
3.1引言
3.1.1運(yùn)動(dòng)分析的數(shù)學(xué)實(shí)質(zhì)
3.1.2解的存在性和唯一性條件
3.1.3零輸入響應(yīng)和零初態(tài)響應(yīng)
3.2連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析
3.2.1系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)
3.2.2矩陣指數(shù)函數(shù)的性質(zhì)
3.2.3矩陣指數(shù)函數(shù)的算法
3.2.4系統(tǒng)的零初態(tài)響應(yīng)
3.2.5系統(tǒng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基本表達(dá)式
3.2.6基于特征結(jié)構(gòu)的狀態(tài)響應(yīng)表達(dá)式
3.3連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣
3.3.1狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣和基本解陣
3.3.2基于狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的系統(tǒng)響應(yīng)表達(dá)式
3.3.3狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的特性
3.4連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)矩陣
3.4.1脈沖響應(yīng)矩陣
3.4.2脈沖響應(yīng)矩陣和狀態(tài)空間描述
3.4.3脈沖響應(yīng)矩陣和傳遞函數(shù)矩陣
3.5連續(xù)時(shí)間線性時(shí)變系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析
3.5.1狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣
3.5.2系統(tǒng)的狀態(tài)響應(yīng)
3.5.3脈沖響應(yīng)矩陣
3.5.4A(t)為周期陣的線性時(shí)變系統(tǒng)的狀態(tài)運(yùn)動(dòng)分析
3.6連續(xù)時(shí)間線性系統(tǒng)的時(shí)間離散化
3.6.1問(wèn)題的提出
3.6.2基本約定
3.6.3基本結(jié)論
3.7離散時(shí)間線性系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析
3.7.1迭代法求解狀態(tài)響應(yīng)
3.7.2狀態(tài)響應(yīng)的解析關(guān)系式
3.7.3脈沖傳遞函數(shù)矩陣
3.8小結(jié)和評(píng)述
習(xí)題
第4章線性系統(tǒng)的能控性和能觀測(cè)性
4.1能控性和能觀測(cè)性的定義
4.1.1對(duì)能控性和能觀測(cè)性的直觀討論
4.1.2能控性的定義
4.1.3能觀測(cè)性的定義
4.2連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的能控性判據(jù)
4.2.1格拉姆矩陣判據(jù)
4.2.2秩判據(jù)
4.2.3PBH判據(jù)
4.2.4約當(dāng)規(guī)范形判據(jù)
4.2.5能控性指數(shù)
4.3連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的能觀測(cè)性判據(jù)
4.3.1格拉姆矩陣判據(jù)
4.3.2秩判據(jù)
4.3.3PBH判據(jù)
4.3.4約當(dāng)規(guī)范形判據(jù)
4.3.5能觀測(cè)性指數(shù)
4.4連續(xù)時(shí)間線性時(shí)變系統(tǒng)的能控性和能觀測(cè)性判據(jù)
4.4.1能控性判據(jù)
4.4.2能觀測(cè)性判據(jù)
4.5離散時(shí)間線性系統(tǒng)的能控性和能觀測(cè)性判據(jù)
4.5.1時(shí)變系統(tǒng)的能控性和能達(dá)性判據(jù)
4.5.2時(shí)不變系統(tǒng)的能控性和能達(dá)性判據(jù)
4.5.3時(shí)變系統(tǒng)的能觀測(cè)性判據(jù)
4.5.4時(shí)不變系統(tǒng)的能觀測(cè)性判據(jù)
4.6對(duì)偶性
4.6.1對(duì)偶系統(tǒng)
4.6.2對(duì)偶性原理
4.7離散化線性系統(tǒng)保持能控性和能觀測(cè)性的條件
4.7.1問(wèn)題的提法
4.7.2能控性和能觀測(cè)性保持條件
4.8能控規(guī)范形和能觀測(cè)規(guī)范形: 單輸入單輸出情形
4.8.1能控性能觀測(cè)性在線性非奇異變換下的屬性
4.8.2能控規(guī)范形
4.8.3能觀測(cè)規(guī)范形
4.9能控規(guī)范形和能觀測(cè)規(guī)范形: 多輸入多輸出情形
4.9.1搜索線性無(wú)關(guān)列或行的方案
4.9.2旺納姆能控規(guī)范形
4.9.3旺納姆能觀測(cè)規(guī)范形
4.9.4龍伯格能控規(guī)范形
4.9.5龍伯格能觀測(cè)規(guī)范形
4.10連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分解
4.10.1按能控性的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解
4.10.2按能觀測(cè)性的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解
4.10.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的規(guī)范分解
4.11小結(jié)和評(píng)述
習(xí)題
第5章系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性
5.1外部穩(wěn)定性和內(nèi)部穩(wěn)定性
5.1.1外部穩(wěn)定性
5.1.2內(nèi)部穩(wěn)定性
5.1.3內(nèi)部穩(wěn)定性和外部穩(wěn)定性的關(guān)系
5.2李雅普諾夫意義下運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的一些基本概念
5.2.1李雅普諾夫**方法和第二方法
5.2.2自治系統(tǒng)、平衡狀態(tài)和受擾運(yùn)動(dòng)
5.2.3李雅普諾夫意義下的穩(wěn)定
5.2.4漸近穩(wěn)定
5.2.5不穩(wěn)定
5.3李雅普諾夫第二方法的主要定理
5.3.1大范圍漸近穩(wěn)定的判別定理
5.3.2小范圍漸近穩(wěn)定的判別定理
5.3.3李雅普諾夫意義下穩(wěn)定的判別定理
5.3.4不穩(wěn)定的判別定理
5.4構(gòu)造李雅普諾夫函數(shù)的規(guī)則化方法
5.4.1變量梯度法
5.4.2克拉索夫斯基方法
5.5連續(xù)時(shí)間線性系統(tǒng)的狀態(tài)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性判據(jù)
5.5.1線性時(shí)不變系統(tǒng)的穩(wěn)定判據(jù)
5.5.2線性時(shí)變系統(tǒng)的穩(wěn)定判據(jù)
5.6連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)穩(wěn)定自由運(yùn)動(dòng)的衰減性能的估計(jì)
5.6.1衰減系數(shù)
5.6.2計(jì)算*小衰減系數(shù)ηmin的關(guān)系式
5.6.3自由運(yùn)動(dòng)衰減快慢的估計(jì)
5.7離散時(shí)間系統(tǒng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性及其判據(jù)
5.7.1離散時(shí)間非線性時(shí)不變系統(tǒng)的李雅普諾夫主穩(wěn)定性定理
5.7.2離散時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的穩(wěn)定判據(jù)
5.8小結(jié)和評(píng)述
習(xí)題
第6章線性反饋系統(tǒng)的時(shí)間域綜合
6.1引言
6.1.1綜合問(wèn)題的提法
6.1.2性能指標(biāo)的類型
6.1.3研究綜合問(wèn)題的思路
6.1.4工程實(shí)現(xiàn)中的一些理論問(wèn)題
6.2狀態(tài)反饋和輸出反饋
6.2.1狀態(tài)反饋
6.2.2輸出反饋
6.2.3狀態(tài)反饋和輸出反饋的比較
6.3狀態(tài)反饋極點(diǎn)配置: 單輸入情形
6.3.1問(wèn)題的提法
6.3.2期望閉環(huán)極點(diǎn)組
6.3.3極點(diǎn)配置定理
6.3.4極點(diǎn)配置算法
6.4狀態(tài)反饋極點(diǎn)配置: 多輸入情形
6.4.1系統(tǒng)的循環(huán)性
6.4.2極點(diǎn)配置定理
6.4.3極點(diǎn)配置算法
6.4.4狀態(tài)反饋對(duì)系統(tǒng)傳遞函數(shù)矩陣零點(diǎn)的影響
6.5輸出反饋極點(diǎn)配置
6.6狀態(tài)反饋鎮(zhèn)定
6.7狀態(tài)反饋動(dòng)態(tài)解耦
6.7.1系統(tǒng)和假定
6.7.2問(wèn)題的提法
6.7.3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征量
6.7.4可解耦條件
6.7.5解耦控制綜合算法
6.8狀態(tài)反饋靜態(tài)解耦
6.8.1問(wèn)題的提法
6.8.2可解耦條件
6.8.3靜態(tài)解耦控制綜合算法
6.9跟蹤控制和擾動(dòng)抑制
6.9.1問(wèn)題的提法
6.9.2參考輸入和擾動(dòng)的信號(hào)模型
6.9.3無(wú)靜差跟蹤控制系統(tǒng)
6.10線性二次型*優(yōu)控制: 有限時(shí)間情形
6.10.1LQ問(wèn)題
6.10.2有限時(shí)間LQ問(wèn)題的*優(yōu)解
6.11線性二次型*優(yōu)控制: 無(wú)限時(shí)間情形
6.11.1無(wú)限時(shí)間LQ問(wèn)題的*優(yōu)解
6.11.2穩(wěn)定性和指數(shù)穩(wěn)定性
6.11.3*優(yōu)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的頻率域條件
6.11.4*優(yōu)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的魯棒性
6.11.5*優(yōu)跟蹤問(wèn)題
6.11.6矩陣?yán)杩ㄌ岱匠痰那蠼?
6.12全維狀態(tài)觀測(cè)器
6.12.1狀態(tài)重構(gòu)和狀態(tài)觀測(cè)器
6.12.2全維狀態(tài)觀測(cè)器: 綜合方案Ⅰ
6.12.3全維狀態(tài)觀測(cè)器: 綜合方案Ⅱ
6.13降維狀態(tài)觀測(cè)器
6.13.1降維狀態(tài)觀測(cè)器的基本特性
6.13.2降維狀態(tài)觀測(cè)器: 綜合方案Ⅰ
6.13.3降維狀態(tài)觀測(cè)器: 綜合方案Ⅱ
6.14Kx函數(shù)觀測(cè)器
6.15基于觀測(cè)器的狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)的特性
6.15.1基于觀測(cè)器的狀態(tài)反饋系統(tǒng)的構(gòu)成
6.15.2基于觀測(cè)器的狀態(tài)反饋系統(tǒng)的特性
6.15.3綜合舉例
6.15.4具有觀測(cè)器狀態(tài)反饋系統(tǒng)和具有補(bǔ)償器輸出反饋系統(tǒng)的等價(jià)性
6.16小結(jié)和評(píng)述
習(xí)題
第二部分線性系統(tǒng)的復(fù)頻率域理論
第7章數(shù)學(xué)基礎(chǔ): 多項(xiàng)式矩陣?yán)碚?
7.1多項(xiàng)式矩陣
7.1.1多項(xiàng)式
7.1.2多項(xiàng)式矩陣及其屬性
7.2奇異和非奇異
7.3線性相關(guān)和線性無(wú)關(guān)
7.4秩
7.5單模矩陣
7.6初等變換
7.6.1**種初等變換
7.6.2第二種初等變換
7.6.3第三種初等變換
7.6.4單模變換和初等變換
7.7埃爾米特形
7.7.1埃爾米特形的形式
7.7.2埃爾米特形的算法
7.7.3埃爾米特形的性質(zhì)
7.8公因子和*大公因子
7.8.1公因子和*大公因子的定義
7.8.2*大公因子的構(gòu)造定理
7.8.3*大公因子的性質(zhì)
7.9互質(zhì)性
7.9.1右互質(zhì)和左互質(zhì)
7.9.2互質(zhì)性的常用判據(jù)
7.9.3對(duì)*大公因子構(gòu)造關(guān)系式性質(zhì)的進(jìn)一步討論
7.10列次數(shù)和行次數(shù)
7.10.1列次數(shù)和行次數(shù)的定義
7.10.2列次表達(dá)式和行次表達(dá)式
7.11既約性
7.11.1列既約性和行既約性
7.11.2既約性判據(jù)
7.11.3非既約矩陣的既約化
7.12史密斯形
7.12.1史密斯形的形式
7.12.2史密斯形的特性
7.13波波夫形
7.13.1波波夫形的形式
7.13.2波波夫形的基本特性
7.13.3波波夫形的算法
7.14矩陣束和克羅內(nèi)克爾形
7.14.1矩陣束
7.14.2克羅內(nèi)克爾形
7.15小結(jié)和評(píng)述
習(xí)題
第8章傳遞函數(shù)矩陣的矩陣分式描述
8.1矩陣分式描述
8.1.1右MFD和左MFD
8.1.2MFD的特性
8.2矩陣分式描述的真性和嚴(yán)真性
8.2.1真性和嚴(yán)真性
8.2.2真性和嚴(yán)真性的判別準(zhǔn)則
8.3從非真矩陣分式描述導(dǎo)出嚴(yán)真矩陣分式描述
8.3.1基本結(jié)論
8.3.2確定嚴(yán)真MFD的算法
8.3.3一類特殊情形的多項(xiàng)式矩陣除法問(wèn)題
8.4不可簡(jiǎn)約矩陣分式描述
8.4.1不可簡(jiǎn)約MFD
8.4.2不可簡(jiǎn)約MFD的基本特性
8.5確定不可簡(jiǎn)約矩陣分式描述的算法
8.5.1基于*大公因子的算法
8.5.2基于*大公因子構(gòu)造定理的算法
8.5.3由右可簡(jiǎn)約MFD確定左不可簡(jiǎn)約MFD的算法
8.6規(guī)范矩陣分式描述
8.6.1埃爾米特形MFD
8.6.2波波夫形MFD
8.7小結(jié)和評(píng)述
習(xí)題
第9章傳遞函數(shù)矩陣的結(jié)構(gòu)特性
9.1史密斯麥克米倫形
9.1.1史密斯麥克米倫形及其構(gòu)造定理
9.1.2史密斯麥克米倫形的基本特性
9.2傳遞函數(shù)矩陣的有限極點(diǎn)和有限零點(diǎn)
9.2.1極點(diǎn)和零點(diǎn)的基本定義
9.2.2極點(diǎn)和零點(diǎn)的推論性定義
9.2.3對(duì)零點(diǎn)的直觀解釋
9.3傳遞函數(shù)矩陣的結(jié)構(gòu)指數(shù)
9.3.1結(jié)構(gòu)指數(shù)
9.3.2對(duì)結(jié)構(gòu)指數(shù)的幾點(diǎn)討論
9.4傳遞函數(shù)矩陣在無(wú)窮遠(yuǎn)處的極點(diǎn)和零點(diǎn)
9.4.1無(wú)窮遠(yuǎn)處的極點(diǎn)和零點(diǎn)
9.4.2無(wú)窮遠(yuǎn)處的結(jié)構(gòu)指數(shù)
9.5傳遞函數(shù)矩陣的評(píng)價(jià)值
9.5.1傳遞函數(shù)矩陣在有限復(fù)平面上的評(píng)價(jià)值
9.5.2傳遞函數(shù)矩陣在無(wú)窮遠(yuǎn)處的評(píng)價(jià)值
9.5.3傳遞函數(shù)矩陣的史密斯麥克米倫形的合成表達(dá)式
9.6傳遞函數(shù)矩陣的零空間和*小多項(xiàng)式基
9.6.1零空間
9.6.2*小多項(xiàng)式基
9.6.3*小多項(xiàng)式基判據(jù)
9.7傳遞函數(shù)矩陣的虧數(shù)
9.7.1虧數(shù)
9.7.2虧數(shù)和極點(diǎn)零點(diǎn)不平衡性
9.7.3虧數(shù)和*小指數(shù)
9.8小結(jié)和評(píng)述
習(xí)題