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现代控制理论及工程应用案例 版权信息
- ISBN：9787560662312
- 条形码：9787560662312 ; 978-7-5606-6231-2
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>>
现代控制理论及工程应用案例 内容简介
本书详尽地论述了现代控制理论的主要理论与分析、设计方法, 并对相关工程领域的案例进行了建模、分析与设计。本书内容包括状态空间分析方法、控制系统状态方程求解、系统的稳定性及其李雅普诺夫稳定、系统的可控性与可观性、线性定常系统的综合设计方法, 系统的*优控制及工程案例分析。本书不仅在每一章的理论讲述之余介绍了相应的MATLAB分析方法, 而且将分析和设计的理论与方法应用于典型的工程实际案例, 从系统建模, 到系统性能分析, 到控制系统的综合设计, 进行了详细的论述, 并给出了MATLAB仿真与分析结果。通过本书的系统学习, 读者不仅能够掌握现代控制理论主要的理论与方法, 而且能够培养并提高理论与实际工程应用结合的能力。
现代控制理论及工程应用案例 目录
第1章 绪论 1
1.1 自动控制发展历史简介 1
1.2 现代控制理论的基本内容 2
1.3 控制论、信息论及系统论 3
1.4 现代控制系统举例 3
第2章 状态空间分析法 6
2.1 状态、状态变量、状态空间、状态方程和动态方程 6
2.2 建立实际物理系统的动态方程 8
2.3 由控制系统的方块图求系统动态方程 12
2.4 由系统的微分方程或传递函数求其动态方程 14
2.4.1 系统实现的直接法 15
2.4.2 传递函数的串联实现 17
2.4.3 传递函数的并联实现 19
2.5 系统状态方程的线性变换 22
2.5.1 系统状态空间表达式的非唯一性 22
2.5.2 转换为对角标准型 24
2.5.3 转换为约当标准型 28
2.6 从系统动态方程求系统传递函数(阵) 30
2.7 离散时间系统的状态空间表达式 31
2.8 利用MATLAB进行系统模型之间的相互转换 33
2.8.1 利用MATLAB求状态空间模型 33
2.8.2 状态空间表达式与传递函数的变换 35
2.8.3 状态空间表达式的线性变换 37
第3章 控制系统状态方程求解 41
3.1 线性连续定常齐次方程求解 41
3.2 状态转移矩阵的性质及其求法 42
3.3 线性连续定常非齐次状态方程求解 50
3.4 连续时间状态空间表达式的离散化 52
3.5 离散时间系统状态方程求解 53
3.6 利用MATLAB求解状态方程 54
3.6.1 计算矩阵指数 54
3.6.2 求线性系统的状态响应 54
第4章 系统稳定性及其李雅普诺夫稳定性 62
4.1 稳定性一般概念 62
4.1.1 系统的平衡状态 63
4.1.2 李雅普诺夫稳定性定义 65
4.2 李雅普诺夫**法(间接法) 67
4.3 李雅普诺夫第二法(直接法) 68
4.3.1 标量函数及其符号 68
4.3.2 李雅普诺夫第二法 70
4.4 线性定常系统的李雅普诺夫稳定性分析及系统参数优化 70
4.5 MATLAB在线性系统稳定性分析中的应用 73
4.6 MATLAB在线性定常离散系统稳定性分析中的应用 76
第5章 系统的可控性和可观性 78
5.1 线性定常连续系统的可控性 78
5.2 离散时间系统的可控性 82
5.3 线性定常连续系统的可观性 83
5.4 离散时间系统的可观性 84
5.5 对偶系统和对偶原理 85
5.5.1 对偶系统 85
5.5.2 对偶原理 86
5.6 系统可控标准型和可观标准型 86
5.6.1 单输入系统可控标准型 86
5.6.2 单输出系统的可观标准型 91
5.6.3 连续系统离散化后的可控性与可观性 94
5.6.4 多输入多输出系统可控及可观标准型 95
5.7 MATLAB判断系统可控性和可观性 97
第6章 线性定常系统的综合 100
6.1 线性反馈控制系统的基本结构及其特点 100
6.1.1 状态反馈 100
6.1.2 输出反馈 101
6.1.3 闭环系统的可控性和可观性 102
6.2 极点配置 103
6.2.1 采用状态反馈 103
6.2.2 输出反馈极点配置 112
6.3 解耦问题 112
6.3.1 解耦的定义 113
6.3.2 串联补偿器解耦 113
6.3.3 状态反馈解耦 115
6.4 状态重构与状态观测器设计 118
6.4.1 全维状态观测器及其状态反馈系统组成结构 119
6.4.2 全维状态观测器分析设计 120
6.4.3 降维状态观测器的概念 122
6.5 采用状态观测器的状态反馈系统 123
6.6 MATLAB在系统综合中的应用 126
6.6.1 极点配置的MATLAB函数 126
6.6.2 状态观测器设计 127
6.6.3 带状态观测器的闭环状态反馈系统 129
第7章 系统的*优控制 132
7.1 系统*优控制的概念 132
7.2 几种常用的性能指标 134
7.3 泛函及其变分法 135
7.3.1 泛函及其变分法概念 135
7.3.2 二次型性能指标的*优控制 135
7.4 线性二次型*优控制问题 137
7.4.1 基于李雅普诺夫第二方法的控制系统*佳化 138
7.4.2 参数*佳问题的李雅普诺夫第二方法的解法 138
7.4.3 二次型*佳控制问题 140
7.5 用MATLAB解二次型*优问题 144
第8章 工程案例分析 151
8.1 打印机皮带驱动系统 151
8.1.1 系统模型的建立 151
8.1.2 系统抗干扰响应分析 154
8.1.3 系统稳定性分析 155
8.1.4 系统可控性与可观性分析 156
8.1.5 系统反馈设计 157
8.2 光伏发电系统 159
8.2.1 光伏发电模型的建立 159
8.2.2 PID控制器设计 162
8.2.3 系统稳定性分析 165
8.2.4 系统可控性与可观性分析 166
8.2.5 系统*优设计 168
8.3 直流电机驱动的精密机床位置控制系统 169
8.3.1 电枢控制直流电机模型的建立 169
8.3.2 电枢控制式直流电机驱动的机床加工台建模 170
8.3.3 反馈控制系统的设计 171
8.3.4 系统抗干扰能力分析 173
8.3.5 系统稳定性分析 174
8.3.6 状态变量反馈控制器设计 175
8.3.7 状态反馈控制系统稳定性分析 177
8.3.8 系统的PID控制器设计 178
8.4 单级倒立摆系统 182
8.4.1 系统模型的建立 182
8.4.2 系统稳定性分析 185
8.4.3 系统可控性与可观性分析 185
8.4.4 系统反馈设计 186
8.5 柴电动力系统 188
8.5.1 柴电动力系统复频域模型的建立 188
8.5.2 柴电动力系统状态空间模型的建立 189
8.5.3 系统的可控性与可观性分析 190
8.5.4 转速计反馈控制系统 191
8.5.5 系统状态变量反馈控制器设计 192
8.5.6 状态反馈控制系统稳定性分析 194
8.6 控制基础案例 194
8.6.1 工程机械世界之* 195
8.6.2 世界上*大的发电机 197
8.6.3 PLC控制音乐喷泉 198
8.6.4 变频器的应用 199
8.6.5 神奇机械臂规划控制技术 200
8.6.6 火星探测器“天问一号” 202
参考文献 204
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