現(xiàn)代控制理論

前言
緒論
0.1控制理論的歷史
0.2控制理論的研究目標(biāo)
0.3LQR簡介
0.4控制的步驟
第1章狀態(tài)空間及數(shù)學(xué)描述
1.1MIMO系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述實(shí)例
1.2狀態(tài)空間模型
1.2.1狀態(tài)空間的基本概念
1.2.2系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式
1.2.3狀態(tài)空間的數(shù)學(xué)描述示例
1.2.4狀態(tài)空間模型的模擬結(jié)構(gòu)圖
1.3狀態(tài)空間表達(dá)式建立方法
1.3.1由系統(tǒng)框圖建立狀態(tài)空間
表達(dá)式
1.3.2由系統(tǒng)機(jī)理建立狀態(tài)空間
表達(dá)式
1.3.3由傳遞函數(shù)建立狀態(tài)空間
表達(dá)式
1.3.4由微分方程建立狀態(tài)空間
表達(dá)式
1.4狀態(tài)矢量的線性變換
1.4.1系統(tǒng)狀態(tài)的線性變換方法
及示例
1.4.2狀態(tài)方程的標(biāo)準(zhǔn)型及其
示例
1.4.3線性變換的基本性質(zhì)
1.5由狀態(tài)空間表達(dá)式求傳遞函數(shù)
1.5.1傳遞函數(shù)（矩陣）
1.5.2組合系統(tǒng)的傳遞函數(shù)（矩陣）
1.5.3傳遞函數(shù)矩陣求解示例
1.6幾種其他典型系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
1.6.1離散時(shí)間系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式
1.6.2線性時(shí)變系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式
1.6.3非線性系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式
1.7系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換的MATLAB實(shí)現(xiàn)
1.7.1系統(tǒng)模型的MATLAB函數(shù)
1.7.2系統(tǒng)模型的MATLAB轉(zhuǎn)換
習(xí)題
第2章狀態(tài)空間表達(dá)式求解
2.1機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)方程求解案例
2.2線性定常連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解
2.2.1線性定常系統(tǒng)齊次狀態(tài)
方程的解
2.2.2狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的基本性質(zhì)
與計(jì)算
2.2.3線性定常系統(tǒng)非齊次狀態(tài)
方程的解
2.3線性時(shí)變連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解
2.3.1線性時(shí)變連續(xù)系統(tǒng)齊次狀態(tài)
方程的解
2.3.2線性時(shí)變連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)
移矩陣
2.3.3線性時(shí)變系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣
求解案例
2.3.4線性時(shí)變連續(xù)系統(tǒng)非齊次狀態(tài)
方程的解
2.3.5線性時(shí)變系統(tǒng)的狀態(tài)求解實(shí)際
案例
2.4線性離散時(shí)間系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解
2.4.1線性連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程的
離散化
2.4.2線性離散系統(tǒng)狀態(tài)方程的
求解方法
2.4.3系統(tǒng)模型求解及動(dòng)態(tài)分析的MATLAB實(shí)現(xiàn)
習(xí)題
第3章系統(tǒng)的能控性、能觀性、
穩(wěn)定性分析及綜合3.1線性控制系統(tǒng)的能控性和能觀性
3.1.1線性定常系統(tǒng)的能控性定義
3.1.2線性定常系統(tǒng)的能控性判據(jù)
3.1.3能控性判別實(shí)例
3.1.4線性定常系統(tǒng)的能觀性定義
3.1.5線性定常系統(tǒng)能觀性判據(jù)
3.1.6能觀性判別實(shí)例
3.1.7離散時(shí)間系統(tǒng)的能控性、能觀性
3.1.8能控性與能觀性的對偶關(guān)系
3.1.9能控與能觀標(biāo)準(zhǔn)型
3.1.10能控、能觀標(biāo)準(zhǔn)型實(shí)例
3.1.11線性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分解
3.1.12線性定常系統(tǒng)能控能觀分解實(shí)例
3.1.13零極點(diǎn)對消與能控能觀之間的關(guān)系
3.2穩(wěn)定性與李雅普諾夫方法
3.2.1經(jīng)典控制理論中的穩(wěn)定性
3.2.2問題提出
3.2.3現(xiàn)代控制理論中的穩(wěn)定性
3.2.4李雅普諾夫第一法
3.2.5內(nèi)、外部穩(wěn)定性分析實(shí)際案例
3.2.6李雅普諾夫第二法構(gòu)造能量函數(shù)
3.2.7李雅普諾夫第二法預(yù)備知識
3.2.8李雅普諾夫第二法穩(wěn)定判據(jù)
3.2.9李雅普諾夫第二法實(shí)際案例
3.2.10李雅普諾夫函數(shù)的性質(zhì)
3.2.11線性系統(tǒng)中的李雅普諾夫方法
3.2.12李雅普諾夫方程的實(shí)際案例
3.2.13非線性系統(tǒng)中的李雅普諾夫方法
3.2.14克拉索夫斯基表達(dá)式的實(shí)際案例
3.3線性定常系統(tǒng)的綜合
3.3.1線性反饋控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)
3.3.2狀態(tài)反饋系統(tǒng)能控能觀性判斷
案例
3.3.3極點(diǎn)配置問題
3.3.4狀態(tài)反饋極點(diǎn)配置的實(shí)際案例
3.3.5采用輸出反饋的極點(diǎn)配置設(shè)計(jì)
3.3.6系統(tǒng)鎮(zhèn)定與解耦問題
3.3.7系統(tǒng)的解耦的實(shí)際案例
3.3.8狀態(tài)觀測器
3.3.9全維觀測器設(shè)計(jì)的實(shí)際案例
3.3.10降維觀測器案例及原理
3.3.11狀態(tài)觀測器的應(yīng)用
3.3.12觀測器狀態(tài)反饋的極點(diǎn)配置
案例
習(xí)題
第4章變分法與極小值原理
4.1問題提出
4.2函數(shù)變分與泛函增量
4.3線性泛函與泛函變分
4.4泛函極值
4.5最簡變分問題
4.5.1歐拉方程求解實(shí)際案例
4.5.2三種簡化方程
4.5.3最速下降問題實(shí)際案例
4.5.4求解罐頭桶最大容積實(shí)際案例
4.5.5微分約束的泛函極值問題
4.5.6積分約束的泛函極值問題
4.5.7可變端點(diǎn)問題
4.5.8最優(yōu)攔截問題計(jì)算案例
4.6變分法求解最優(yōu)控制的博爾扎問題
4.6.1博爾扎（Bolza）問題求解
4.6.2博爾扎問題求解實(shí)際案例
4.6.3直流電機(jī)損耗最小化的實(shí)際
案例
4.7極小值原理
4.7.1龐特里亞金極小值原理介紹
4.7.2最優(yōu)控制狀態(tài)軌線求解實(shí)際
案例
4.8最優(yōu)控制問題的數(shù)值求解方法探討
4.8.1問題提出
4.8.2常用的數(shù)值計(jì)算軟件簡介
4.8.3直接參數(shù)化和間接參數(shù)化
案例討論
習(xí)題
第5章線性二次型調(diào)節(jié)器原理
5.1案例思考
5.2線性二次型最優(yōu)控制問題求解
5.2.1問題提出
5.2.2LQR最優(yōu)控制求解與里卡蒂
方程證明
5.2.3里卡蒂矩陣微分方程驗(yàn)證
5.2.4里卡蒂矩陣微分方程離散化
5.2.5LQR狀態(tài)反饋設(shè)計(jì)步驟
5.2.6LQR性能泛函最優(yōu)值計(jì)算
5.3二次型性能指標(biāo)的含義
5.4求解追逃攔截問題實(shí)際案例
5.5算例
5.6李雅普諾夫函數(shù)和LQR的關(guān)系
5.7二階阻尼系統(tǒng)控制實(shí)際案例
5.8最優(yōu)反饋增益矩陣K的偏導(dǎo)數(shù)求解
5.9典型二階阻尼系統(tǒng)模型最優(yōu)控制
5.10LQG線性二次高斯控制原理
5.10.1LQG調(diào)節(jié)器基本模型
5.10.2設(shè)計(jì)LQG調(diào)節(jié)器的基本步驟
5.11使用MATLAB進(jìn)行二次型系統(tǒng)仿真
5.11.1命令函數(shù)lqr
5.11.2命令函數(shù)lqry
5.11.3命令函數(shù)dlqr
5.11.4命令函數(shù)lqi
5.11.5命令函數(shù)lqg
5.11.