现代控制系统

第1篇线性控制系统分析与设计

第1章线性控制系统状态空间分析

1.1系统的状态空间描述

1.2线性定常系统的运动分析

1.3离散时间系统

1.4能控性与能观测性

1.5能控规范型和能观测规范型

1.6系统的结构分解

1.7线性系统的稳定性

习题

第2章线性反馈控制系统综合与设计

2.1线性反馈控制

2.2极点配置

2.2.1极点配置定理与单输入系统状态反馈极点配置方法

2.2.2多输入系统状态反馈极点配置方法

2.2.3输出反馈极点配置

2.2.4特征结构配置

2.2.5系统镇定问题

2.3状态重构问题与状态观测器

2.3.1全维状态观测器

2.3.2带状态观测器的状态反馈控制系统的特性

2.4解耦控制

2.4.1前馈补偿器解耦

2.4.2静态解耦

2.4.3动态解耦

2.5渐近跟踪鲁棒调节器

2.6基于传递函数描述的反馈控制系统设计

2.6.1极点配置控制器的复频域设计

2.6.2极点配置控制器的参数化

2.6.3闭环稳定化控制器的参数化

习题

第2篇最 优 控 制

第3章变分法与最优控制

3.1最优控制问题的数学描述

3.2泛函与变分

3.3终端时刻tf固定的最优控制问题

3.4未定终端时间的变分问题

习题

第4章最小值原理及其应用

4.1连续时间系统的最小值原理

4.2时间最优控制问题

4.3燃料最优控制

4.4奇异控制

习题

第5章动态规划

5.1最优性原理

5.2贝尔曼方程与离散时间系统的动态规划

5.3连续时间系统的动态规划与哈密顿—雅可比方程

习题

第6章线性二次型最优控制

6.1二次型性能指标

6.2状态调节器问题

6.2.1有限时间状态调节器问题

6.2.2无限时间状态调节器问题

6.3输出调节器问题

6.4跟踪问题

6.5离散时间系统二次型优化控制

习题

第7章线性系统的鲁棒及最优控制

7.1鲁棒控制的基本概念和数学基础

7.2线性矩阵不等式基础

7.3H∞控制

7.4基于LMI的线性不确定系统的鲁棒稳定性及鲁棒镇定

习题

第3篇最 优 估 计

第8章最优估计理论

8.1最小二乘估计

8.2最小方差估计

8.3极大似然估计与极大验后估计

习题

第9章最优滤波理论

9.1线性系统卡尔曼滤波

9.2非线性系统卡尔曼滤波

9.2.1广义卡尔曼滤波

9.2.2无轨迹卡尔曼滤波

习题

第4篇系 统 辨 识

第10章建模与系统辨识基础

10.1数学模型

10.2辨识实验输入信号

习题

第11章非参数辨识方法

11.1阶跃响应法

11.2相关分析法

习题

第12章最小二乘辨识

12.1最小二乘(LS)估计的批处理算法

12.2最小二乘估计的统计特性

12.3递推最小二乘(RLS)估计

12.4广义最小二乘法

12.5扩充最小二乘法

12.6辅助变量法

习题

第13章极大似然估计

13.1极大似然估计原理

13.2极大似然估计算法

13.3预报误差法

习题

第14章系统辨识中的实际问题

14.1辨识试验信号的设计

14.2采样周期和试验长度的选择

14.3数据的预处理

14.4模型结构的确定

14.5模型检验

14.6闭环系统辨识

习题

第5篇自适应控制

第15章参考模型自适应控制系统

15.1基于局部参数最优化技术的设计方法

15.2基于李雅普诺夫稳定性理论的设计方法

15.3基于超稳定性理论的设计方法

习题

第16章自校正控制

16.1最小方差自校正控制

16.2广义最小方差自校正控制

16.3极点配置自校正控制

习题

参考文献

全书吸收了现代控制系统的研究成果，重视理论与实际的结合，在阐述理论和方法时，注重物理意义的解释，尽量减少繁杂的数学推导，并适当引入了工程设计的实例，使读者对这些方法有较全面的了解和认识，并能正确地运用这些方法来解决工程中的实际问题。本书从工程实践角度出发，系统地介绍现代控制系统的理论和方法。全书包括了现代控制系统的5个基本分支：线性控制系统（线性控制系统状态空间分析、线性反馈控制系统综合与设计）、控制（变分法与控制、小值原理及其应用、动态规划、线性二次型控制、线性系统的鲁棒及控制）、估计（基本估计方法、滤波）、系统辨识（建模与系统辨识基础、非参数辨识方法小二乘辨识、极大似然估计、系统辨识中的实际问题）和自适应控制（参考模型自适应控制系统、自校正控制）。本书可以作为控制类、电气信息类各专业高年级学生和研究生教材，也可以供广大工程技术人员和其他大专院校专业师生参考。

针对目前关于现代控制系统一些教材内容陈旧和过于抽象的问题。本书引进了一批国内外关于现代控制系统的新成果。同时在叙述控制系统各种设计方法时，摈弃了陈旧的从定理到定理纯数学语言的叙述方式。从本质的物理内涵入手，抓住各种方法相互之间的联系和区别，让读者不但知其然，还知其所以然。
　　另外，教材注重理论联系实际，利用作者多年的科研成果作为实例，介绍了设计理论的具体使用，以激发读者在自动控制领域进一步学习和研究的兴趣。
　　本书配套提供了较为完整的教辅资源。