現(xiàn)代控制理論習(xí)題集

內(nèi)容概要

　　本書是全國高等學(xué)校自動化專業(yè)系列教材《現(xiàn)代控制理論》(謝克明、李國勇主編，清華大學(xué)出版社出版)的學(xué)習(xí)指導(dǎo)性配套用書。書中不但精辟總結(jié)了現(xiàn)代控制理論的主要內(nèi)容，而且對該教材各章中的所有習(xí)題均給出了相應(yīng)解答，同時還精選了一定數(shù)量的研究生入學(xué)試題及其解答。為便于讀者獨(dú)立使用本教材，　　本書中還給出了原教材中的全部例題及解答。與主教材相對應(yīng)，　　本書仍分為8章：緒論，控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述，線性控制系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的求解，線性控制系統(tǒng)的能控性和能觀測性，控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，狀態(tài)反饋和狀態(tài)觀測器，最優(yōu)控制，線性系統(tǒng)的狀態(tài)估計。此外，各章都給出了利用matlab進(jìn)行線性系統(tǒng)的理論分析和應(yīng)用設(shè)計的典型方法。
　　本書可作為普通高等院校自動化、電氣工程、測控技術(shù)等相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生的學(xué)習(xí)參考用書，也可供準(zhǔn)備參加相關(guān)專業(yè)研究生入學(xué)考試的讀者備考使用，并可作為相關(guān)行業(yè)工程技術(shù)人員的工具手冊。

書籍目錄

第0章 緒論
　0．1 控制理論的產(chǎn)生及發(fā)展
　0．2 現(xiàn)代控制理論的基本內(nèi)容
　0．3 本書的內(nèi)容和特點(diǎn)
第1章 控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
　1．1 狀態(tài)及狀態(tài)空間表達(dá)式
　　1．1．1 控制系統(tǒng)中狀態(tài)的基本概念
　　1．1．2 狀態(tài)空間表達(dá)式及一般形式
　　1．1．3 狀態(tài)空間表達(dá)式的狀態(tài)變量圖與信號流圖
　1．2 根據(jù)系統(tǒng)的物理機(jī)理建立狀態(tài)空間表達(dá)式
　1．3 由系統(tǒng)的微分方程式建立狀態(tài)空間表達(dá)式
　　1．3．1 微分方程式中不含輸入函數(shù)導(dǎo)數(shù)項
　　1．3．2 微分方程式中含輸入函數(shù)導(dǎo)數(shù)項
　1．4 由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖建立狀態(tài)空間表達(dá)式
　1．5 由系統(tǒng)的傳遞函數(shù)建立狀態(tài)空間表達(dá)式
　　1．5．1 標(biāo)準(zhǔn)型法
　　1．5．2 串聯(lián)法
　　1．5．3 并聯(lián)法
　1．6 系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式與傳遞函數(shù)陣
　　1．6．1 由系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式求傳遞函數(shù)陣
　　1．6．2 由組合系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式求傳遞函數(shù)陣
　1．7 系統(tǒng)狀態(tài)向量的線性變換
　　1．7．1 線性變換
　　1．7．2 化狀態(tài)方程式為對角線標(biāo)準(zhǔn)型
　　1．7．3 化狀態(tài)方程式為約當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)型
　1．8 離散時間系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式
　　1．8．1 狀態(tài)空間表達(dá)式描述
　　1．8．2 差分方程式化為狀態(tài)空間表達(dá)式
　　1．8．3 脈沖傳遞函數(shù)化為狀態(tài)空間表達(dá)式
　　1．8．4 由狀態(tài)空間表達(dá)式求脈沖傳遞函數(shù)陣
　1．9 基于matlab的控制系統(tǒng)狀態(tài)空間描述
　　1．9．1 利用matlab描述系統(tǒng)模型
　　1．9．2 利用matlab實現(xiàn)狀態(tài)空間表達(dá)式與傳遞函數(shù)陣的相互轉(zhuǎn)換
　　1．9．3 利用matlab實現(xiàn)系統(tǒng)的線性變換
　　1．9．4 利用matlab實現(xiàn)系統(tǒng)模型的連接
　習(xí)題解答
　例題解答
　典型題解
　思考題
第2章 線性控制系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的求解
　2．1 線性定常連續(xù)系統(tǒng)齊次狀態(tài)方程的解
　2．2 線性定常連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣
　　2．2．1 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣及其性質(zhì)
　　2．2．2 矩陣指數(shù)函數(shù)的計算
　2．3 線性定常連續(xù)系統(tǒng)非齊次狀態(tài)方程的求解
　2．4 線性時變連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程式的求解
　　2．4．1 齊次狀態(tài)方程式的解
　　2．4．2 線性時變系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣
　　2．4．3 線性時變系統(tǒng)非齊次狀態(tài)方程式的解
　2．5 線性離散時間系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解
　　2．5．1 迭代法
　　2．5．2 z變換法
　　2．5．3 離散系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的求解
　2．6 線性連續(xù)時間系統(tǒng)的離散化
　　2．6．1 線性定常系統(tǒng)狀態(tài)方程式的離散化
　　2．6．2 線性時變系統(tǒng)狀態(tài)方程式的離散化
　　2．6．3 近似離散化
　2．7 利用matlab求解系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式
　習(xí)題解答
　例題解答
　典型題解
　思考題
第3章 線性控制系統(tǒng)的能控性和能觀測性
　3．1 系統(tǒng)的能控性
　　3．1．1 線性時變連續(xù)系統(tǒng)的能控性
　　3．1．2 線性定常連續(xù)系統(tǒng)的能控性
　　3．1．3 線性離散時間系統(tǒng)的能控性
　3．2 系統(tǒng)的能觀測性
　　3．2．1 線性時變連續(xù)系統(tǒng)的能觀測性
　　3．2．2 線性定常連續(xù)系統(tǒng)的能觀測性
　　3．2．3 線性離散時間系統(tǒng)的能觀測性
　3．3 能控性和能觀測性的對偶關(guān)系
　　3．3．1 線性系統(tǒng)的對偶原理
　　3．3．2 線性系統(tǒng)的對偶關(guān)系
　3．4 單輸入單輸出系統(tǒng)的能控標(biāo)準(zhǔn)型和能觀測標(biāo)準(zhǔn)型
　　3．4．1 能控標(biāo)準(zhǔn)型
　　3．4．2 能觀測標(biāo)準(zhǔn)型
　3．5 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分解
　　3．5．1 系統(tǒng)按能控性分解
　　3．5．2 系統(tǒng)按能觀測性分解
　　3．5．3 系統(tǒng)按能控性和能觀測性分解
　3．6 系統(tǒng)的實現(xiàn)
　　3．6．1 實現(xiàn)問題的基本概念
　　3．6．2 單輸入單輸出系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)型實現(xiàn)
　　3．6．3 多變量系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)型實現(xiàn)
　　3．6．4 最小實現(xiàn)
　　3．6．5 系統(tǒng)的約當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)型實現(xiàn)
　3．7 傳遞函數(shù)陣與能控性和能觀測性之間的關(guān)系
　　3．7．1 單輸入單輸出系統(tǒng)
　　3．7．2 多變量系統(tǒng)
　3．8 利用matlab分析系統(tǒng)的能控性和能觀測性
　習(xí)題解答
　例題解答
　典型題解
　思考題
第4章 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
　4．1 系統(tǒng)穩(wěn)定的基本概念
　　4．1．1 外部穩(wěn)定性和內(nèi)部穩(wěn)定性
　　4．1．2 李雅普諾夫穩(wěn)定性
　4．2 李雅普諾夫穩(wěn)定性理論
　　4．2．1 李雅普諾夫第一法
　　4．2．2 李雅普諾夫第二法
　4．3 線性系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
　　4．3．1 李雅普諾夫第二法在線性連續(xù)系統(tǒng)中的應(yīng)用
　　4．3．2 李雅普諾夫第二法在線性離散系統(tǒng)中的應(yīng)用
　4．4 非線性系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
　　4．4．1 克拉索夫斯基法
　　4．4．2 變量-梯度法
　　4．4．3 阿捷爾曼法
　4．5 利用matlab分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性
　　4．5．1 利用特征值判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性
　　4．5．2 利用李雅普諾夫第二法判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性
　習(xí)題解答
　例題解答
　典型題解
　思考題
第5章 狀態(tài)反饋和狀態(tài)觀測器
　5．1 線性反饋控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
　　5．1．1 狀態(tài)反饋
　　5．1．2 輸出反饋
　　5．1．3 從輸出到狀態(tài)向量導(dǎo)數(shù)x反饋
　　5．1．4 閉環(huán)系統(tǒng)的能控性和能觀測性
　5．2 系統(tǒng)的極點(diǎn)配置
　　5．2．1 采用狀態(tài)反饋實現(xiàn)極點(diǎn)配置
　　5．2．2 采用從輸出到輸入端反饋實現(xiàn)極點(diǎn)配置
　　5．2．3 采用從輸出到狀態(tài)向量導(dǎo)數(shù)x反饋實現(xiàn)極點(diǎn)配置
　　s．2．4 多輸入多輸出系統(tǒng)的極點(diǎn)配置
　　5．2．5 鎮(zhèn)定問題
　5．3 解耦控制
　　5．3．1 串聯(lián)解耦
　　5．3．2 反饋解耦
　5．4 狀態(tài)觀測器的設(shè)計
　　5．4．1 狀態(tài)重構(gòu)問題
　　5．4．2 全維觀測器的設(shè)計
　　5．4．3 降維觀測器的設(shè)計
　5．5 帶狀態(tài)觀測器的閉環(huán)控制系統(tǒng)
　　5．5．1 閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)空間表達(dá)式
　　5．5．2 帶狀態(tài)觀測器的閉環(huán)系統(tǒng)的基本特征
　5．6 利用matlab實現(xiàn)系統(tǒng)的狀態(tài)反饋和狀態(tài)觀測器
　　5．6．1 系統(tǒng)的極點(diǎn)配置
　　5．6．2 狀態(tài)觀測器的設(shè)計
　　5．6．3 帶狀態(tài)觀測器的系統(tǒng)極點(diǎn)配置
　習(xí)題解答
　例題解答
　典型題解
　思考題
第6章 最優(yōu)控制
　6．1 最優(yōu)控制的基本概念
　　6．1．1 最優(yōu)控制問題
　　6．1．2 最優(yōu)控制的提法
　6．2 最優(yōu)控制中的變分法
　　6．2．1 變分法
　　6．2．2 應(yīng)用變分法求解最優(yōu)控制問題
　6．3 極大值原理
　　6．3．1 連續(xù)系統(tǒng)的極大值原理
　　6．3．2 離散系統(tǒng)的極大值原理
　6．4 線性二次型最優(yōu)控制問題
　　6．4．1 線性二次型問題
　　6．4．2 狀態(tài)調(diào)節(jié)器
　　6．4．3 輸出調(diào)節(jié)器
　　6．4．4 輸出跟蹤器
　6．5 利用matlab求解線性二次型最優(yōu)控制問題
　習(xí)題解答
　例題解答
　典型題解
　思考題
第7章 線性系統(tǒng)的狀態(tài)估計
　7．1 概述
　　7．1．1 估計問題
　　7．1．2 估計的準(zhǔn)則
　　7．1．3 狀態(tài)估計與系統(tǒng)辨識
　7．2 最小二乘估計
　7．3 線性最小方差估計
　7．4 卡爾曼濾波器
　習(xí)題解答
　例題解答
參考文獻(xiàn)

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