本书系统地阐述了以状态空间方法为主的线性系统的时间域理论。全书共12章：第1章介绍与本书密切相关的一些数学基础知识；第2章介绍线性系统的数学描述；第3～5章阐述线性系统的分析理论，分别介绍线性系统的运动分析、能控性和能观性分析以及稳定性分析；第6～10章阐述线性系统的设计理论，分别介绍线性系统的极点配置和特征结构配置、镇定与渐近跟踪、线性二次型最优控制、解耦控制、状态观测器等设计问题；第11章概括性地介绍离散线性系统理论；第12章介绍鲁棒性的概念和几个基本的鲁棒控制问题。
样章试读
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"信息化与工业化两化融合研究与应用"丛书序
前言
符号说明
第6章 极点配置与特征结构配置 1
6.1 线性系统的常规控制律 1
6.1.1 线性定常状态反馈控制律 1
6.1.2 定常线性输出反馈控制律 3
6.1.3 线性定常输出动态补偿器 4
6.2 极点配置问题及其解的存在性 6
6.2.1 极点配置问题的描述 6
6.2.2 状态反馈极点配置问题的解的存在性 7
6.2.3 输出反馈极点配置问题的解的存在性 10
6.3 状态反馈极点配置问题的求解方法 12
6.3.1 单输入系统的情形 12
6.3.2 多输入系统的情形 13
6.4 状态反馈特征结构配置 17
6.4.1 问题的描述 18
6.4.2 特征结构配置问题与Sylvester方程 18
6.4.3 问题的求解 19
6.4.4 算例 21
6.5 输出反馈特征结构配置 23
6.5.1 配置闭环右特征向量的求解方法 24
6.5.2 配置闭环左特征向量的求解方法 25
6.5.3 同时配置闭环左、右特征向量的求解方法 27
6.5.4 关于方法的几点讨论 29
6.5.5 算例 30
6.6 动态补偿器特征结构配置 32
6.6.1 问题的描述 32
6.6.2 准备工作 34
6.6.3 问题的求解 34
6.6.4 算法 37
6.6.5 算例 37
6.7 模型匹配问题 39
6.7.1 问题的描述 39
6.7.2 问题的求解 40
6.7.3 算例 42
6.8 小结 43
思考与练习 44
第7章 镇定问题与渐近眼踪问题 48
7.1 镇定问题及其解的存在性 48
7.1.1 镇定问题的描述 48
7.1.2 状态反馈镇定问题的解的存在性 49
7.2 线性系统的状态反馈镇定律设计 52
7.2.1 能控条件下的镇定律设计 52
7.2.2 可稳条件下的镇定控制律设计 53
7.3 渐近跟踪问题——一定常参考信号的情形 56
7.3.1 问题的描述 56
7.3.2 控制律设计 57
7.3.3 算例 59
7.4 模型参考输出跟踪问题 60
7.4.1 问题的描述 60
7.4.2 解的存在性 61
7.4.3 问题的求解 63
7.4.4 算例 65
7.5 小结 67
思考与练习 68
第8章 线性二次型最优控制 71
8.1 变分法简介 71
8.1.1 及其变分 71
8.1.2 的极值 72
8.1.3 最优控制问题 75
8.2 有限时间状态调节器问题 76
8.2.1 问题的描述 77
8.2.2 有限时间最优状态调节器 77
8.2.3 关于结果的几点说明 80
8.2.4 算例 81
8.3 无限长时间状态调节器问题 83
8.3.1 问题的描述与调节器形式 83
8.3.2 闭环稳定性 85
8.3.3 算例 86
8.4 输出调节器问题 87
8.4.1 线性时变系统的情形 87
8.4.2 线性定常系统的情形 88
8.4.3 算例 89
8.5 输出跟踪问题 90
8.5.1 线性时变系统的情形 91
8.5.2 线性定常系统的情形 93
8.5.3 算例 93
8.6 小结 95
思考与练习 95
第9章 线性系统中的解耦问题 98
9.1 输入输出解耦问题 98
9.1.1 输入输出动态解耦问题 98
9.1.2 输入输出静态解耦问题 99
9.1.3 静态解耦条件与算法 100
9.1.4 算例 102
9.2 输入输出动态解耦可解祸条件 102
9.2.1 传递函数矩阵的两个特征量 103
9.2.2 动态解耦条件 105
9.3 输入输出动态解耦算法与算例 109
9.3.1 解耦控制算法 109
9.3.2 算例 111
9.4 干扰解耦 114
9.4.1 问题的描述 114
9.4.2 闭环特征结构 115
9.4.3 静态干扰解耦 116
9.4.4 动态干扰解耦 117
9.4.5 算例 117
9.5 跟踪系统中的干扰解耦 119
9.5.1 问题的提法 119
9.5.2 参考信号和干扰信号的模型 120
9.5.3 渐近跟踪与干扰解耦的实现 121
9.5.4 算例 125
9.6 小结 127
思考与练习 128
第10章 状态观测器设计 130
10.1 全维状态观测器 130
10.1.1 全维状态观测器的结构 131
10.1.2 全维状态观测器的存在条件 132
10.1.3 算法与算例 133
10.2 降维状态观测器 135
10.2.1 设计原理 135
10.2.2 算法与算例 138
10.3 Luenberger函数观测器 140
10.3.1 问题的描述 140
10.3.2 观测器条件 141
10.3.3 设计方法 143
10.3.4 算法与算例 144
10.4 观测器状态反馈控制系统与分离原理 146
10.4.1 三种观测器之间的联系 146
10.4.2 基于状态观测的反馈控制律 148
10.4.3 环系统 148
10.4.4 分离原理 150
10.5 环路传递复现问题 151
10.5.1 问题的描述 151
10.5.2 LTR条件 153
10.5.3 实现方法 153
10.6 全维P1观测器 155
10.6.1 问题的描述 155
10.6.2 全维P1观测器条件 156
10.6.3 环系统及分离原理 157
10.6.4 全维P1观测器设计 159
10.6.5 算法及算例 161
10.7 小结 162
思考与练习 164
第11章 离散线性系统理论 166
11.1 离散动态系统的数学描述 166
11.1.1 离散系统的状态空间描述 166
11.1.2 脉冲传递函数矩阵 167
11.2 线性离散系统的运动分析 168
11.2.1 迭代法求解线性离散系统的状态方程 168
11.2.2 线性离散系统的运动规律 169
11.3 线性连续系统的时间离散化 171
11.3.1 实方法 171
11.3.2 三点基本假设 172
11.3.3 基本结论 173
11.4 离散时间系统的稳定性 176
11.4.1 离散时间系统的Lyapun0v稳定性 176
11.4.2 离散时间系统的Lyapun0v主稳定性定理178
11.4.3 线性离散时间系统的稳定性判定 179
11.4.4 SchurC0hn判据 180
11.5 离散时间系统的能控性和能观性 182
11.5.1 能控性和能达性 182
11.5.2 能控性判据 184
11.5.3 能观性及其判据 186
11.5.4 规栩分解与规栩范 187
11.6 连续系统时间离散化后保持能控和能观的条件 188
11.6.1 问题的描述与结论 188
11.6.2 定理11.6.1的证明 189
11.6.3 算例 192
11.7 离散系统的控制问题 192
11.7.1 离散线性系统的状态反馈极点配置 193
11.7.2 离散线性系统的状态反馈镇定 194
11.7.3 离散线性系统的全维状态观测器 195
11.8 极点配置有限时间线性二次调节 196
11.9 无限时间二次调节 204
11.10 小结 208
思考与练习 209
第12章 鲁棒控制 211
12.1 鲁棒性 211
12.1.1 鲁棒性的定义 211
12.1.2 鲁棒性分析问题 212
12.2 鲁棒控制的研究内容 215
12.2.1 控制系统的鲁棒性分析 215
12.2.2 鲁棒控制系统设计 217
12.3 时域稳定鲁棒性分析 219
12.3.1 问题的提出 219
12.3.2 非线性摄动系统的稳定鲁棒性分析 220
12.3.3 线性摄动系统的稳定鲁棒性分析 222
12.3.4 关于结果的进一步讨论 224
12.4 线性系统的输出反馈鲁棒镇定 227
12.4.1 问题的描述 227
12.4.2 预备结果 228
12.4.3 稳定鲁棒性条件 229
12.4.4 求解算法 230
12.4.5 算例 232
12.5 鲁棒极点配置 233
12.5.1 问题的描述 233
12.5.2 闭环特征值灵敏度 234
12.5.4 算例 236
12.6 鲁棒Luenberger观测器设计 241
12.6.1 问题的提出 241
12.6.2 观测器设计的参数化方法 243
12.6.3 鲁棒观测器设计 244
12.6.4 算例 244
12.7 小结 248
思考与练习 250
参考文献 251
索引 263
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