现代控制理论（第2版）（21世纪高等学校规划教材·电子信息）_张莲、胡晓倩、彭滔、余成波_9787302440598

现代控制理论（第2版）（21世纪高等学校规划教材·电子信息）

定价：¥49

中教价：¥37.73 (7.70折）

库存数： 0

购买数量：

本书是一本适应21世纪教学需要的阐述现代控制理论基础知识的教材。本书包含了现代控制理论基础的主要理论和方法，全书共分7章，着重讲述了状态空间描述的建立、系统定量分析（状态方程的解）、系统的定性分析（能控性，能观性，李雅普诺夫稳定性）、系统的综合（状态反馈与状态观测器设计）以及最优控制的3种基本方法（变分法、最小值原理、动态规划法），并在保证理论知识体系结构完整的前提下，融入MATLAB在现代控制理论中的应用。全书结构清晰，便于读者从整体上掌握现代控制理论的基本内容。本书由浅入深，论证与实例配合紧密，富有启发性。全书各章节之间内容紧密衔接，与经典控制理论中有关内容的联系密切，可读性好，便于课堂教学与自学。主要算法给出了对应的应用MATLAB求解的方法，使读者通过本书的学习，既能打下扎实的理论基础，又能掌握应用MATLAB对控制系统进行分析与设计的技能。每章末有一定数量的习题与MATLAB实验题，主要用以检验对基本概念的理解和训练对分析以及对设计方法的使用。本书既可作为高等院校自动化、电气工程及其自动化等专业本科和非自动化专业研究生教材，也可供从事自动化方面工作的科技人员学习参考。

第一版前言现代控制理论是在自动控制、电气工程、信息工程以及计算机技术学科发展基础上建立起来的一门理论与实践相结合的课程。随着科技的发展，现代控制理论的概念、方法和体系已经渗透到许多学科领域。学科的交叉发展要求高级工程技术人员必须更多地了解和掌握其他相近学科、专业的知识。因此，对于自动化以及相关专业的本科生和一些非控制类专业的硕士生学习现代控制理论的基础知识以及掌握利用MATLAB分析、设计控制系统的方法是时代的要求。为适应我国高等教育人才培养的要求，改革本课程体系和更新教学内容，已成为一项十分迫切的重要任务。针对现代控制理论基础具有理论性强、内容抽象的特点，本书着重于基本概念和理论的阐述，精选内容，注重应用，并尽量做到深入浅出，理论联系实际，结构清晰，从整体上介绍现代控制理论的基本内容，以适应控制理论教学改革需要和21世纪对人才培养的要求。本书在编写中强调状态空间控制理论与工程实践问题紧密结合，注重对读者分析问题和解决实际问题能力的培养，具有如下特色： ①结构清晰，便于读者从整体上掌握现代控制理论的基本方法。本书贯穿了动态系统在状态空间数学模型基础上的“定量分析→定性分析→极点配置→最优反馈控制”这一结构主线； ②注重物理概念，避免繁琐的数学推导，论证与实例配合紧密，易于理解，突出现代控制理论的工程应用背景，便于读者运用理论知识解决实际问题； ③在阐述现代控制理论的基本方法时注意与经典控制理论基本方法的联系与比较； ④在保证理论知识体系结构完整的前提下，融入MATLAB在线性系统理论和最优控制中的应用； ⑤每章均附有较丰富的例题、习题、上机实验题，便于读者自学，有利于提高读者计算机应用能力和研究能力。全书共分7章，阐述现代控制理论的最基本内容，包括控制理论的发展、状态空间的基本概念、状态空间描述的建立和标准型、系统的运动分析、能控性与能观性的概念与判据、系统的结构分解与实现、应用李雅普诺夫法分析系统的稳定性、极点配置、状态反馈和状态观测器以及最优控制理论等。在每章后面分别介绍了MATLAB在现代控制理论中的一些应用，如何利用计算机辅助设计方法解决自动控制领域的一些系统分析和设计问题。全书由余成波统稿。参加编写的人员有张莲(第1~3章)，胡晓倩(第4~6章)，王士彬(第7章)。胡柏栋、李泉、秦华锋、谢东坡、龚智、许超明等同志也参加了本书部分章节的编写工作。本书在编写过程中，参阅了很多专著及文献，同时许多兄弟院校的同行们为本书的编写提出了许多宝贵意见并提供了许多帮助，在此，一并表示衷心感谢。本书可作高等院校自动化、电气工程及其自动化等专业本科和非自动化专业研究生教材，也可供从事自动化方面工作的科技人员学习参考。由于编者的水平有限，书中难免有错误和不当之处，敬请广大的国内同行与读者给予批评与指正。

编者2007年6月

第5章控制系统的稳定性对于一个给定的控制系统，稳定性（Stability）是系统的重要特性。稳定性是系统正常工作的前提，是系统的一个动态属性。在控制理论和控制工程中，无论是调节器理论、观测器理论还是滤波预测、自适应理论，都不可避免地要遇到系统稳定性问题，而且稳定性分析的复杂程度也在急剧增长。对于线性定常系统，有许多稳定性判据，如劳斯-赫尔维茨（Routh-Hurwitz）稳定性判据和奈奎斯特（Nyquist）稳定性判据等。然而，如果系统是非线性的，或是线性时变的，则上述稳定性判据就将不再适用。1892年，俄国数学家李雅普诺夫（Lyaponov）发表了《运动稳定性的一般问题》的博士论文，提出了分析稳定性的两种有效方法。第一种方法，通过对线性化系统特征方程的根的分析来判断稳定性，称为间接法。此时，非线性系统必须先线性近似，而且只适用于平衡状态附近。第二种方法，从能量的观点对系统的稳定性进行研究，称为直接法，对线性、非线性系统都适用。直到目前，虽然有许多判据可应用于线性时不变系统或其他各自相应类型的问题中，以判断系统稳定情况，但能同时有效地适用于线性、非线性、定常、时变等各类系统的方法，则仅有李雅普诺夫方法。此外，它还可应用于线性二次型最优控制问题。李雅普诺夫稳定性理论是稳定性分析、应用与研究的最重要基础。本章5.1节首先简要分析系统的外部稳定性与内部稳定性； 5.2节介绍Lyapunov意义下的稳定性定义； 5.3节给出Lyapunov判稳第一法，并将其应用于非线性系统的稳定性分析； 5.4节讨论基于能量函数的Lyapunov判稳第二法； 5.5节针对线性定常系统、线性时变系统、线性离散系统的稳定性分析，介绍了线性系统Lyapunov能量函数的求解方法； 5.6节针对非线性系统，提供了构造李雅普诺夫能量函数的非试凑的方法； 5.7节讨论了基于Lyapunov第二法的参数最优问题； 5.8节给出模型参考控制系统，首先用公式表示Lyapunov稳定性条件，然后在这些条件的限制下设计系统。最后5.9节给出几类稳定性问题的MATLAB解法。
5.1外部稳定性与内部稳定性
传递函数描述的是系统的外部特性，因此经典控制论中的稳定性指的是外部（输出）稳定性。而状态空间描述法不仅研究系统的外部特性，而且全面揭示了系统的内部特性，因此系统平衡状态稳定与否研究的是系统的内部（状态）稳定性，系统因为扰动而偏离原静止平衡态所产生的自由响应更能够深刻地揭示系统的稳定性。5.1.1外部稳定性在经典控制理论中，外部稳定性是系统在零初始条件下通过其外部状态，即系统的输入输出关系所定义的。外部稳定性考虑的系统的零状态响应，适用于线性系统。其定义为：初始条件为零的系统，任何一个有界输入作用下系统的输出也是有界的，则系统是外部稳定的，又称有界输入有界输出稳定性或者BIBO稳定（Bounded input Bounded output）。有界的定义如下。1. 单输入—单输出系统输入u(t)和输出y(t)的有界性是通过它们各自模的有界性表示。
|u(t)|≤β1,0＜β1＜∞,t≥t0（5.1）
|y(t)|≤β2,0＜β2＜∞,t≥t0（5.2）

你还可能感兴趣

我要评论

您的姓名	验证码：
留言内容