现代控制工程

第1章 绪论

1.1 现代控制工程的发展

1.2 本书的内容与安排

第2章 状态空间数学模型

2.1 状态与状态空间的概念

2.2 系统的状态空间模型

2.2.1 建立状态空间模型的方法

2.2.2 由状态空间模型求微分方程

2.3 线性系统的状态空间模型与线性变换

2.3.1 SISO(single Input Single Output)线性系统的状态空间模型

2.3.2 MIMO (Multiple Input Multiple Output)线性系统的状态空间模型

2.3.3 状态方程的线性变换

2.4 控制系统的实现

2.4.1 系统的实现问题

2.4.2 不含有输入导数项的微分方程的实现

2.4.3 含有输入导数项的微分方程的实现

2.5 多变量系统的传递矩阵

2.5.1 多变量系统传递矩阵的概念

2.5.2 从状态空间模型求传递矩阵

2.5.3 多变量控制系统的结构图简化

2.6 控制系统的离散状态空间模型

2.7 MATLAB在状态空间模型建立中的应用

2.7.1 传递函数转换到状态空间模型

2.7.2 状态方程的线性变换

2.7.3 状态空间模型转换到传递函数

本章小结

习题

第3章 控制系统稳定性分析

3.1 控制系统稳定性定义

3.1.1 范数的概念

3.1.2 平衡状态

3.1.3 李雅普诺夫稳定性定义

3.2 控制系统稳定的条件

3.2.1 单变量线性定常连续系统的稳定条件

3.2.2 多变量线性定常连续系统的稳定条件

3.2.3 单变量线性定常离散系统的稳定条件

3.2.4 多变量线性定常离散系统的稳定条件

3.3 李雅普诺夫稳定判据

3.3.1 函数的正定性

3.3.2 非线性系统的李雅普诺夫稳定判据

3.4 线性系统的李雅普诺夫稳定判据

3.4.1 线性连续系统的李雅普诺夫稳定判据

3.4.2 线性离散系统的李雅普诺夫稳定判据

*3.5 非线性系统的克拉索夫斯基稳定判据

*3.6 非线性系统的小偏差线性化方法

3.6.1 小偏差线性化的基本思想

3.6.2 小偏差线性化方法

3.6.3 李雅普诺夫第一法

3.7 MATLAB在系统稳定性分析中的应用

本章小结

习题

第4章 线性系统动态性能分析

4.1 线性连续定常系统状态方程的求解

4.1.1 齐次状态方程的求解

4.1.2 非齐次状态方程的求解

4.2 线性连续时变系统状态方程的求解

4.2.1 齐次状态方程的解

4.2.2 状态转移矩阵的性质

4.2.3 状态转移矩阵的计算

4.2.4 非齐次状态方程的解

4.3 线性离散系统状态方程的求解

4.3.1 齐次状态方程的解

4.3.2 状态转移矩阵的性质

4.3.3 状态转移矩阵的计算

……

第5章 线性系统的能控性和能观性分析

第6章 状态反馈控制与状态观测器设计

第7章 最优控制

第8章 系统辨识

第9章 自适应控制

第10章 预测控制

第11章 模糊控制

第12章 专家系统与专家控制系统

第13章 神经网络控制

习题参考答案

参考文献

《现代控制工程》是由高等教育出版社出版的。 《现代控制工程》以本科生为主要教学对象，从应用角度介绍在工程中已经广泛应用的一些现代控制方法，并尽可能结合应用实例，引导学生应用新理论解决工程问题。《现代控制工程》由王万良编著，共12章，1-7章为控制系统的状态空间方法以及最优控制理论，包括状态方程、李雅普诺夫稳定判据、动态性能分析、能控性和能观性、状态反馈控制与状态观测器设计以及线性二次型最优控制方法，这部分内容能够满足许多高校现有“现代控制理论”课程的教学需要。8～12章介绍了在工程中已经成功应用的现代控制方法的基本内容，分别是最小二乘系统辨识、不确定系统的自校正控制、预测控制、模糊控制和专家控制系统，这些内容彼此相对独立，可以任选其中部分内容讲授，仍可保持体系结构的完整性。《现代控制工程》是作者编著的“2009年度普通高等教育精品教材”《自动控制原理》的姊妹教材，可作为自动化、电气工程及其自动化、计算机、机械工程等本科专业现代控制理论、智能控制等课程教材，也可作为非控制专业研究生学习现代控制工程课程的教材。《现代控制工程》配有电子教案、习题详细解答等教学资源。【作者简介】王万良，男，1957年出生，江苏高邮人。1982年1月江苏大学工业自动化专业量毕业。2001年8月同济大学控制理论与控制工程专业博士研究生毕业，获工学博士学位。1997年晋升教授。现任浙江工业大学教授、控制理论与控制工程专业尊士生导师、技术经济及管理专业博士生导师、计算机科学与技术学院院长、软件学院院长、控制理论与控制工程（浙江省高校重点学科）学科带头人、博士点负责人。兼任教育部高等学校电气工程及其自动化专业教学指导分委员会委员、中国人工智能学会理事、智能系统工程专业委员会副主任、中国系统仿真学会理事、《系统仿真学报》编委、国家科技奖评审专家、浙江省重大科技专项咨询专家等职。获国务院“政府特殊津贴”。在自动控制、人工智能及其应用研究方面，主持完成国家自然科学基金、国家863计划、省重大科技计划等20多项，获得省部级科技进步奖6项，发表100余篇学术论文，出版学术专著《生产调度智能算法及其应用》、《网络控制与调度方法及其应用》。在教学方面，主持国家精品课程“自动控制原理”建设工作，为本科生、研究生讲授“人工智能及其应用”、“自动控制原理”等多门课程，教学效果优秀，获得“国家级教学名师”、“浙江省教学名师”、“浙江工业大学教学名师”、“十佳中青年讲课教师”等称号。