現代控製理論及其MATLAB實現 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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內容簡介

本書主要介紹應用現代控製理論進行係統分析和綜閤的方法及其MATLAB編程與計算。全書共分6章，主要內容包括：第1章控製係統的狀態空間數學模型，第2章控製係統的運動分析，第3章控製係統的穩定性分析，第4章控製係統的能控性與能觀測性，第5章綫性定常控製係統的綜閤，第6章最優控製。本書配套的電子課件和習題參考答案，可登錄華信教育資源網www.hxedu.com.cn，注冊後免費下載。

作者簡介

韓緻信，男，主要研究方嚮：機械設備自動化，機械係統在綫智能監測與控製，工業和仿生機器人及其智能控製，機械振動與噪聲及其控製，人駕駛汽車及其智能控製、機械強度及動態測試與分析。

目錄

第1章 控製係統的狀態空間數學模型
1．1 基本概念
1．2 綫性定常連續係統的狀態空間數學模型
1．2．1 根據物理模型建立狀態空間模型
1．2．2 根據微分方程建立狀態空間模型
1．2．3 根據傳遞函數建立狀態空間模型
1．2．4 根據係統的傳遞函數結構圖建立狀態空間模型
1．2．5 狀態空間模型的綫性變換
1．2．6 狀態空間模型與傳遞函數矩陣之間的關係
1．3 綫性時變連續係統的狀態空間數學模型
1．4 非綫性連續係統的狀態空間數學模型
1．4．1 本質非綫性係統的狀態空間模型
1．4．2 本徵非綫性係統的狀態空間模型
1．5 綫性離散係統的狀態空間數學模型
1．5．1 基本概念
1．5．2 綫性定常離散係統的狀態空間模型
1．6 綫性定常係統狀態空間模型的MATLAB實現
1．6．1 數學模型的MATLAB錶示法
1．6．2 實現能控規範型的MATLAB編程及計算
習題1
第2章 控製係統的運動分析
2．1 綫性定常連續係統的運動分析
2．1．1 係統狀態自由運動
2．1．2 狀態轉移矩陣
2．1．3 係統狀態受控運動
2．1．4 係統的輸齣響應
2．1．5 實現綫性定常連續係統運動分析的MATLAB編程
2．2 綫性時變連續係統的運動分析
2．2．1 係統狀態自由運動
2．2．2 狀態轉移矩陣
2．2．3 係統狀態受控運動
2．2．4 係統輸齣響應
2．2．5 實現綫性時變連續係統運動分析的MATLAB編程
2．3 綫性定常離散係統的運動分析
2．3．1 綫性定常連續係統的離散化及其MATLAB實現
2．3．2 綫性定常離散係統的運動分析
2．3．3 實現綫性定常離散係統運動分析的MATLAB編程
2．4 綫性時變離散係統的運動分析
2．4．1 綫性時變連續係統的離散化及其MATLAB實現
2．4．2 綫性時變離散係統的狀態運動分析
2．4．3 實現綫性時變離散係統運動分析的MATLAB編程
習題2
第3章 控製係統的穩定性分析
3．1 李雅普諾夫穩定性基本定理
3．1．1 數學基礎
3．1．2 李雅普諾夫穩定性定義
3．1．3 李雅普諾夫穩定性定理
3．2 綫性連續係統的穩定性分析
3．2．1 綫性定常連續係統的穩定性分析及其MATLAB編程與計算
3．2．2 綫性時變連續係統的穩定性分析
3．3 綫性離散係統的穩定性分析
3．3．1 綫性定常離散係統的穩定性分析及其MATLAB編程與計算
3．3．2 綫性時變離散係統的穩定性分析
3．4 非綫性連續係統的穩定性分析
3．4．1 剋拉索夫斯基(Krasovski)法及其MATLAB編程與計算
3．4．2 變量梯度法
習題3
第4章 控製係統的能控性與能觀測性
4．1 係統的能控性
4．1．1 綫性時變連續係統的狀態能控性
4．1．2 綫性定常連續係統的狀態能控性及其MATLAB輔助分析
4．1．3 綫性離散係統的狀態能控性
4．1．4 係統的輸齣能控性
4．2 係統的能觀測性
4．2．1 綫性時變連續係統的能觀測性
4．2．2 綫性定常連續係統的狀態能觀測性及其MATLAB輔助分析
4．2．3 綫性定常離散係統的狀態能觀測性
4．3 能控與能觀測規範型的實現
4．3．1 能控規範型的實現及其MATLAB編程與計算
4．3．2 能觀測規範型的實現及其MATLAB編程與計算
4．4 綫性定常係統能控性與能觀測性在復域［s］中的判據
4．5 對偶係統及對偶性原理
4．5．1 綫性定常對偶係統
4．5．2 綫性時變對偶係統
4．6 綫性定常係統能控與能觀測結構分解
4．6．1 能控與不能控結構分解及其MATLAB輔助計算
4．6．2 能觀測與不能觀測結構分解及其MATLAB輔助計算
4．6．3 能控性與能觀測性結構綜閤分解
習題4
第5章 綫性定常控製係統的綜閤
5．1 反饋控製係統的基本概念
5．1．1 狀態反饋控製係統
5．1．2 輸齣反饋控製係統
5．2 以實現期望極點為目標的係統綜閤
5．2．1 單輸入狀態反饋控製係統極點配置及其MATLAB輔助計算
5．2．2 多輸入狀態反饋控製係統的極點配置方法
5．2．3 輸齣反饋控製係統極點配置及其MATLAB輔助計算
5．3 以實現係統鎮定為目標的係統綜閤
5．4 以實現解耦控製為目標的係統綜閤
5．4．1 補償器解耦
5．4．2 狀態反饋解耦
5．4．3 實現狀態反饋解耦控製計算的MATLAB編程與計算
5．5 狀態重構控製係統
5．5．1 全維狀態重構器及其MATLAB輔助設計
5．5．2 帶全維狀態重構器的狀態反饋係統及其MATLAB輔助設計
5．5．3 降維狀態重構器及其MATLAB輔助設計
習題5
第6章 最優控製
６．1 泛函及其變分法簡介
6．2 最優控製及其變分解法
6．2．1 數學模型
6．2．2 求解最優控製問題的變分法――拉格朗日乘子法
6．3 綫性二次型最優控製
6．3．1 綫性二次型最優控製的目標泛函
6．3．2 狀態調節器及其MATLAB輔助設計
6．3．3 輸齣調節器
6．3．4 輸齣跟蹤器及其MATLAB輔助設計
6．4 極小值原理
6．4．1 連續係統的極小值原理
6．4．2 Bang-Bang開關控製
6．5 離散係統的最優控製
6．5．1 控製約束的離散係統的最優控製
6．5．2 控製有約束的離散係統的最優控製
6．6 動態規劃法
6．6．1 多級決策過程及最優性原理
6．6．2 離散係統的動態規劃
6．6．3 連續係統的動態規劃
習題6
附錄A 習題參考答案
參考文獻

前言/序言

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發展過程 現代控製理論是在20世紀50年代中期迅速興起的空間技術的推動下發展起來的。空間技術的發展迫切要求建立新的控製原理，以解決諸如把宇宙火箭和人造衛星用最少燃料或最短時間準確地發射到預定軌道一類的控製問題。這類控製問題十分復雜，采用經典控製理論難以解決。1958年，蘇聯科學傢Л.С.龐特裏亞金提齣瞭名為極大值原理的綜閤控製係統的新方法。在這之前，美國學者R.貝爾曼於1954年創立瞭動態規劃，並在1956年應用於控製過程。他們的研究成果解決瞭空間技術中齣現的復雜控製問題，並開拓瞭控製理論中最優控製理論這一新的領域。1960～1961年，美國學者R.E.卡爾曼和R.S.布什建立瞭卡爾曼-布什濾波理論，因而有可能有效地考慮控製問題中所存在的隨機噪聲的影響，把控製理論的研究範圍擴大，包括瞭更為復雜的控製問題。幾乎在同一時期內，貝爾曼、卡爾曼等人把狀態空間法係統地引入控製理論中。狀態空間法對揭示和認識控製係統的許多重要特性具有關鍵的作用。其中能控性和能觀測性尤為重要，成為控製理論兩個最基本的概念。到60年代初，一套以狀態空間法、極大值原理、動態規劃、卡爾曼-布什濾波為基礎的分析和設計控製係統的新的原理和方法已經確立，這標誌著現代控製理論的形成。

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綫性係統理論 它是現代控製理論中最為基本和比較成熟的一個分支，著重於研究綫性係統中狀態的控製和觀測問題，其基本的分析和綜閤方法是狀態空間法。按所采用的數學工具，綫性係統理論通常分成為三個學派：基於幾何概念和方法的幾何理論，代錶人物是W.M.旺納姆；基於抽象代數方法的代數理論，代錶人物是R.E.卡爾曼；基於復變量方法的頻域理論，代錶人物是H.H.羅森布羅剋。

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隨機控製理論 隨機控製理論的目標是解決隨機控製係統的分析和綜閤問題。維納濾波理論和卡爾曼-布什濾波理論是隨機控製理論的基礎之一。隨機控製理論的一個主要組成部分是隨機最優控製，這類隨機控製問題的求解有賴於動態規劃的概念和方法。

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適應控製理論適應控製係統是在模仿生物適應能力的思想基礎上建立的一類可自動調整本身特性的控製係統。適應控製係統的研究常可歸結為如下的三個基本問題：①識彆受控對象的動態特性；②在識彆對象的基礎上選擇決策；③在決策的基礎上做齣反應或動作。

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最優控製理論 最優控製理論是設計最優控製係統的理論基礎，主要研究受控係統在指定性能指標實現最優時的控製規律及其綜閤方法。在最優控製理論中，用於綜閤最優控製係統的主要方法有極大值原理和動態規劃。最優控製理論的研究範圍正在不斷擴大，諸如大係統的最優控製、分布參數係統的最優控製等。

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