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绪论 1

第1章 控制系统的状态空间描述 5

1.1 控制系统状态空间的基本概念 5

1.2 由系统的物理模型建立状态空间表达式 9

1.3 由系统的微分方程建立状态空间表达式 12

1.4 状态变量图 17

1.5 系统的传递函数矩阵及其与状态空间表达式的互换 19

1.6 离散时间系统的状态空间表达式 39

1.7 脉冲传递函数矩阵及其求法 46

第2章 线性控制系统的分析 50

2.1 线性定常系统的运动分析 50

2.2 状态转移矩阵 52

2.3 线性定常非齐次状态方程的解 61

2.4 线性定常系统的脉冲响应矩阵 63

2.5 线性时变系统的运动分析 65

2.6 线性离散时间系统的运动分析 69

2.7 线性连续时间系统的离散化 73

第3章 线性控制系统能控性和能观测性 79

3.1 线性连续系统的能控性 79

3.2 线性连续系统的能观测性 88

3.3 对偶原理 93

3.4 线性系统的能控标准型和能观测标准型 95

3.5 线性定常离散系统的能控性与能观测性 106

3.6 线性系统的结构分解 109

3.7 能控性和能观测性与传递函数矩阵之间的关系 119

3.8 传递函数矩阵的实现 121

第4章 控制系统的稳定性分析 137

4.1 李亚普诺夫稳定性定义 137

4.2 李亚普诺夫稳定性基本定理 140

4.3 线性系统李亚普诺夫稳定性分析 148

4.4 非线性系统李亚普诺夫稳定性分析 155

第5章 线性定常系统综合 164

5.1 状态反馈和输出反馈 164

5.2 闭环系统的极点配置 166

5.3 状态观测器的设计与实现 183

5.4 带观测器的状态反馈系统 198

第6章 现代控制理论Matlab运用 207

6.1 小车倒立摆系统 207

6.2 模型建立 207

6.3 控制目标1 209

6.4 控制目标2 211

6.5 控制目标3 213

附录 220

附录1 线性空间和矩阵理论 220

附录2 向量矩阵的微分、积分运算 228

附录3 Matlab简介 234

参考文献 239