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目录 1

第1章 绪言 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 3

1.3 控制论、信息论及系统论 3

1.4 MATLAB工程软件 4

第2章 状态空间分析法 5

2.1 状态、状态变量、状态空间、状态方程、动态方程 5

2.2 建立实际物理系统的动态方程 7

2.3 由控制系统的方块图求系统动态方程 10

2.4 由系统的传递函数求其动态方程（系统实现） 12

2.4.1 系统实现的直接法 12

2.4.2 系统实现的串联法 15

2.4.3 系统实现的并联法 17

2.5 系统状态方程的线性变换 20

2.5.1 系统状态空间表达式的非惟一性 20

2.5.2 对角标准型 21

2.5.3 约当标准型 25

2.6 从系统动态方程求系统传递函数（阵） 28

2.7 离散时间系统的状态空间表达式 29

2.8 MATLAB在状态空间分析法中的应用 30

习题2 36

第3章 控制系统状态方程求解 38

3.1 线性连续定常齐次方程求解 38

3.2 eAt的性质及其求法 40

3.3 线性连续定常非齐次状态方程求解 47

3.4 连续时间状态空间表达式的离散化 48

3.5 离散时间系统状态方程求解 50

3.6 MATLAB在状态方程求解中的应用 51

习题3 55

第4章 系统稳定性及李雅普诺夫稳定 56

4.1 稳定性的一般概念 56

4.2 李雅普诺夫稳定性定义 57

4.2.1 系统的平衡状态 57

4.2.2 李雅普诺夫稳定 57

4.3 李雅普诺夫第一法（间接法） 58

4.4 李雅普诺夫第二法（直接法） 59

4.4.1 标量函数及其符号 59

4.4.2 李雅普诺夫第二法 60

4.5 线性定常系统的李雅普诺夫稳定分析 61

4.6 MATLAB在系统稳定性分析中的应用 65

习题4 66

第5章 能控性和能观性 68

5.1 离散时间系统的能控性 68

5.2 线性定常连续系统能控性 70

5.3 离散时间系统的能观性 72

5.5.1 对偶系统 74

5.5 对偶系统和对偶原理 74

5.4 线性定常连续系统的能观性 74

5.5.2 对偶原理 75

5.6 系统能控标准型和能观标准型 76

5.6.1 单输入系统能控标准型 76

5.6.2 单输出系统的能观标准型 80

5.7 MATLAB在系统能控性和能观性分析中的应用 83

习题5 85

6.1 线性反馈控制的基本结构及其特性 86

6.1.1 状态反馈 86

第6章 系统的最优控制 86

6.1.2 输出反馈 87

6.2 系统最优控制的概念 88

6.3 泛函及其变分法 89

6.3.1 泛函及其变分法概念 89

6.3.2 泛函极值的必要条件——欧拉方程（Euler Equation） 90

6.4 用变分法求连续系统最优控制 96

6.5 最小值原理和时间最短控制 103

6.6 MATLAB在系统最优控制中的应用 108

习题6 110

附录 MATLAB简介 111

A.1 MATLAB概述 111

A.2 如何获得MATLAB帮助 112

A.3 MATLAB基本功能 116

A.3.1 MATLAB的主要线性代数运算 116

A.3.2 常用的控制系统处理函数 117

A.4 MATLAB的M文件 119

A.5 SIMULINK仿真工具及其应用 119

主要参考文献 123

后记 124