控制理論基礎(chǔ)

前言

自從本書第一版問世后，我們收到不少使用者的若干反饋意見，我們自己也感到有必要作一些修訂。這一版與上一版相比較，我們主要作了如下的改動：一、刪除了第八章，因為我們認為那章的內(nèi)容超出了控制理論基礎(chǔ)的范圍。二、重寫了第七章的主要內(nèi)容。三、增加了若干例子。我們希望本書的使用者能夠更為喜歡這一版，也希望能不斷地收到使用者的進一步反饋意見本書的第一作者，我們的老師李訓經(jīng)教授于2003年作古。本書最原始的稿子出自于他在20世紀70年代末復旦大學數(shù)學系“現(xiàn)代控制理論，，選修課的講義。值此修訂本書之際，我們對李訓經(jīng)教授為我國控制科學發(fā)展所作的貢獻深表敬意。同時，我們也想以此書的新版告慰李先生的在天之靈。本書的第二版列入教育部普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，教材的修訂以及課程建設(shè)工作得到了復旦大學教務(wù)處和復旦大學數(shù)學科學學院的資助。在本書修訂過程中，復旦大學數(shù)學科學學院的樓紅衛(wèi)教授、潘立平教授、吳漢忠副教授、許亞善博士等眾多師生提出了寶貴的意見和建議，在此，我們表示衷心的感謝。作者也特別感謝高等教育出版社的張長虹老師和李蕊老師對于教材的修訂工作所提供的支持和幫助。

內(nèi)容概要

本書是作者根據(jù)歷年使用中發(fā)現(xiàn)的問題和新的課程設(shè)計要求重新進行編寫，以期滿足更多學生學習這門課程的要求，并適應(yīng)這門學科的新發(fā)展。     本書主要講述現(xiàn)代控制論這一學科的基礎(chǔ)理論，包括控制問題的來源與形成過程以及基本的數(shù)學處理方法。

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(gòu)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)    五、狀態(tài)空間方法  §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    五、單輸入單輸出系統(tǒng)的實現(xiàn)  §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  §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)    一、連續(xù)系統(tǒng)    二、離散系統(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(shè)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    三、例題  §6.2 不變性原理  §6.3 干擾解耦問題  §6.4 (A,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(shè)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(shè)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  習題索引參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：對自然界的逐步認識并且不斷地力圖改變自然界的某些事物以改善自己的物質(zhì)生活和文化生活是人類發(fā)展的主要內(nèi)容，可以說，人類最基本的活動就是：認識世界和改造世界，在一定的意義下，這種改造也就是對客觀世界的“控制”，因此，控制廣泛地存在于人類生活之中，人們改造世界的活動本質(zhì)上屬于“控制論”的范疇。兩千多年前中國發(fā)明的指南車和九百年前中國發(fā)明的水運儀象臺，也許是最早的一些自動控制裝置，但它們并未得到廣泛的應(yīng)用，更未能導致相應(yīng)理論的產(chǎn)生，在18世紀下半葉，蒸汽機和棉花加工機的廣泛使用推動了產(chǎn)業(yè)革命，蒸汽機是大工業(yè)生產(chǎn)普遍采用的第一種動力機械，它取代了在生產(chǎn)中作為動力提供者的人或動物，成為大工業(yè)迅速發(fā)展的推動力，它的出現(xiàn)導致了產(chǎn)業(yè)革命，蒸汽機的工作核心是Watt的離心調(diào)速器，它是一個保持蒸汽機正常運轉(zhuǎn)的自動控制裝置，可以說，離心調(diào)速器的設(shè)計技術(shù)是第一項被廣泛應(yīng)用的自動控制技術(shù)。然而在19世紀中葉，人們發(fā)現(xiàn)離心調(diào)速器變得不太可靠了，這促使工程師和科學家們尋找產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因和擺脫危機的出路，19世紀后半期，英國科學家J，C，Maxwell和俄國工程師關(guān)于調(diào)速器的研究就是為了滿足這種需求，他們的研究表明，技術(shù)進步使離心調(diào)速器變得更靈敏了，而這正是離心調(diào)速器變得不可靠的根源，他們還指出了擺脫危機的技術(shù)途徑，由此引發(fā)了對自動控制理論的研究，而自動控制理論研究的結(jié)果又推動了自動控制技術(shù)的發(fā)展。

編輯推薦

《控制理論基礎(chǔ)(第2版)》：普通高等學校信息與計算科學專業(yè)系列叢書，普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。

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