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。
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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
10.3Luenberger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
10.5.2LTR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
11.4.4SchurC0hn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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