控制理論基礎

前言

控制論是20世紀40年代由數(shù)學家N．wiener創(chuàng)立的一門學科，我國科學家錢學森1954年在美國出版的（《工程控制論》一書，對那個時代工程控制理論基礎作了系統(tǒng)總結，并提出了一系列新的控制問題，為控制論的發(fā)展及在自動控制中的應用起到了推動作用，成為工程控制論方面的經(jīng)典著作，該書已先后被翻譯成多種文字出版，很好地讀一讀《工程控制論》一書對學習控制理論是會大有裨益的。在目前快速發(fā)展的科學技術中，控制論科學正處在數(shù)學、計算機科學和工程學交叉學科的發(fā)展前沿?？刂评碚撘寻褟娪辛Φ睦碚摮晒麕У浆F(xiàn)代技術中；作為控制系統(tǒng)工程的理論基礎，它正處在以自動化、計算機和機器人為代表的新技術革命的核心。控制理論的成果在美國Apollo登月計劃實施中起過實質(zhì)性的作用?？茖W技術是第一生產(chǎn)力，自動化技術是最能體現(xiàn)第一生產(chǎn)力作用的技術，而控制理論正是自動化的理論基礎。人類從誕生之日起，就開始逐步認識世界，并在獲得認識的基礎上利用和改造客觀世界，以達到改善生活條件的目的。對于客觀世界的改造就是一種“控制”，從觀念上講，控制可描述為影響動態(tài)系統(tǒng)行為的過程。控制問題是基于可以利用的數(shù)據(jù)，去確定系統(tǒng)的輸入，以達到設定的目的。數(shù)學在控制論科學研究中有兩重作用，一是利用數(shù)學建立合理的數(shù)學模型以精確地描述控制問題；二是在建立數(shù)學模型后，利用數(shù)學理論解決所提出的控制問題，并期望提出新的數(shù)學問題。

內(nèi)容概要

　　本書主要講述控制論這一學科的理論基礎及控制問題的來源與形成過程。全書分八章，包括：受控對象的數(shù)學描述；控制系統(tǒng)的分析；線性系統(tǒng)的能控性和能觀性；線性系統(tǒng)的實現(xiàn)；不變性原理與干擾解耦；控制系統(tǒng)最優(yōu)調(diào)節(jié)器的設計；受干擾系統(tǒng)的線性二次最優(yōu)控制。本書可以作為數(shù)學類專業(yè)本科高年級或研究生教材，也可以作為控制方向的教材。

書籍目錄

第一章　緒論　§1.1　自動控制的意義和作用　§1.2　自動控制系統(tǒng)的構成　習題第二章　受控對象的數(shù)學描述　§2.1　狀態(tài)空間分析方法　　一、貯槽液位的動態(tài)方程　　二、阻容電路　　三、二階阻容電路　　四、雙液位系統(tǒng)　§2.2　傳遞函數(shù)和傳遞矩陣　　一、傳遞函數(shù)與頻率特性　　二、串聯(lián)和并聯(lián)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)　　三、典型環(huán)節(jié)　　四、傳遞矩陣　§2.3　離散控制系統(tǒng)的差分方程　　一、受控對象動態(tài)方程的離散化　　二、線性差分方程的解　　三、穩(wěn)定性的代數(shù)條件　§2.4　Z-傳遞函數(shù)和Z-傳遞矩陣　§2.5　受控對象方程的參數(shù)辨識　習題　第三章　控制系統(tǒng)的分析　§3.1　一階系統(tǒng)　§3.2　二階系統(tǒng)　§3.3　離心調(diào)速器　§3.4　穩(wěn)定性的代數(shù)判據(jù)　§3.5　一次近似定理　§3.6　穩(wěn)定性的頻率判據(jù)　§3.7　多項式族的穩(wěn)定性判據(jù)　習題第四章　線性系統(tǒng)的能控性和能觀性　§4.1　線性系統(tǒng)的能控性　§4.2　能控性與能穩(wěn)性　§4.3　線性系統(tǒng)的能觀性與能檢性　§4.4　狀態(tài)漸近估計器和調(diào)節(jié)器的設計　習題第五章　線性系統(tǒng)的實現(xiàn)　§5.1　系統(tǒng)的外部表示　§5.2　線性系統(tǒng)的實現(xiàn)　§5.3　最小實現(xiàn)　習題第六章　不變性原理與干擾解耦　§6.1　常系數(shù)線性常微分方程組　　　一、初等變換與常系數(shù)線性微分方程的解　　　二、A（D）的典則性與模方陣群M_n　　　三、例題　　§6.2　不變性原理　　§6.3　干擾解耦問題　　§6.4?。ˋ,B）-不變子空間　　§6.5　干擾解耦問題的解　　習題第七章　控制系統(tǒng)最優(yōu)調(diào)節(jié)器的設計　§7.1　控制系統(tǒng)的鎮(zhèn)定　§7.2　控制裝置的參數(shù)選擇　§7.3　平方可積函數(shù)及其Fourier變換　　一、平方可積函數(shù)　　二、Fourier　變換　§7.4　線性二次最優(yōu)調(diào)節(jié)器的設計　　一、問題的正確提法　　二、動態(tài)規(guī)劃方法　　三、代數(shù)Riccati　方程　　四、最優(yōu)反饋調(diào)節(jié)器　§7.5　跟蹤給定值問題　習題第八章　受干擾系統(tǒng)的線性二次最優(yōu)控制　§8.1　問題的提法　§8.2　上值Riccati方程　§8.3　下值Riccati方程　§8.4　一維的情形習題參考文獻

章節(jié)摘錄

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