线性系统理论与设计 本书特色

本书主要内容包括线性系统的状态空间描述、线性系统的运动分析、线性系统的能控性与能观测性、传递函数矩阵的状态空间实现、系统的稳定性理论、状态反馈与状态观测器、鲁棒控制器设计及灵敏度分析、多变量系统的矩阵分式描述及典型状态空间实现、多变量系统的多项式矩阵描述及结构特性分析和多变量系统频域法基础等。各章*后一节为本章知识的工程应用实例与Matlab仿真实现。

线性系统理论与设计 内容简介

1．本书集作者多年教学经验，全面总结，既照顾到控制理论的完整性和系统性，又力求理论与实践相结合，在加强基本概念、基本理论和基本方法的基础上，注重理论的物理背景及物理概念的建立，强调控制理论的工程意识和工程实用性。 2．专业术语了增加英文注释，更符合国际化要求。 3．结合控制理论基本概念的讲解，应用Matlab及控制系统工具箱进行计算机辅助教学，使学生掌握Matlab控制系统工具箱函数，加深对经典控制理论的理解。 4．基于编者二十多年的讲义，广泛阅读国内外优秀教材，精心选择大量例题和习题，并配备答案，供学生课后练习，强化训练与理解。

线性系统理论与设计 目录

目录

第1章　线性系统的状态空间描述　1

1.1　状态空间描述　1

1.1.1　状态和状态空间　1

1.1.2　线性系统的状态空间描述　2

1.1.3　状态变量图　4

1.2　由系统框图建立状态空间描述　6

1.3　由系统机理建立状态空间描述　9

1.4　由输入输出建立状态空间描述及标准型实现　11

1.4.1　能控标准型实现　12

1.4.2　能观测标准型实现　15

1.4.3　约当标准型实现　16

1.5　由状态空间描述求传递函数　20

1.5.1　单输入单输出系统　21

1.5.2　多输入多输出系统　21

1.6　状态空间的线性变换　22

1.6.1　状态变量的线性变换　22

1.6.2　系统特征结构的不变性　23

1.6.3　状态空间描述变换为约当标准型　24

1.7　组合系统的状态空间描述　30

1.7.1　并联结构的组合系统　30

1.7.2　串联结构的组合系统　31

1.7.3　反馈结构的组合系统　32

1.8　离散时间线性系统的状态空间描述　34

1.8.1　离散系统状态空间描述的建立　34

1.8.2　由状态空间描述求脉冲传递函数矩阵　35

1.9　应用MATLAB建立线性系统状态空间描述　36

1.9.1　MATLAB函数简介　36

1.9.2　MATLAB仿真实例　38

习题　40

第2章　线性系统的运动分析　42

2.1　线性定常系统的齐次解(自由解)　42

2.2　矩阵指数函数　44

2.2.1　矩阵指数函数的定义　44

2.2.2　矩阵指数函数的性质　44

2.2.3　矩阵指数函数的计算　47

2.3　线性定常系统的非齐次解　53

2.4　线性定常系统的状态转移矩阵　55

2.4.1　状态转移矩阵的定义　55

2.4.2　状态转移矩阵的性质　57

2.4.3　由状态转移矩阵求系统矩阵　58

2.5　线性时变系统的运动分析　60

2.5.1　线性时变系统的状态转移矩阵的定义　60

2.5.2　线性时变系统的状态转移矩阵的性质　61

2.5.3　线性时变系统状态方程的求解　61

2.6　线性连续系统的时间离散化　62

2.6.1　线性定常连续系统的离散化　64

2.6.2　线性时变连续系统的离散化　65

2.7　线性离散系统的运动分析　66

2.7.1　线性定常离散系统状态方程的求解　66

2.7.2　线性时变离散系统状态方程的求解　69

2.8　应用MATLAB进行线性系统的运动分析　70

2.8.1　MATLAB函数简介　70

2.8.2　MATLAB仿真实例　71

习题　73

第3章　线性系统的能控性和能观测性　76

3.1　能控性和能观测性的直观讨论　76

3.2　连续时间线性定常系统的能控性判据　77

3.2.1　能控性的定义　77

3.2.2　格拉姆矩阵判据　78

3.2.3　秩判据　79

3.2.4　PBH判据　82

3.2.5　约当标准型判据　84

3.3　连续时间线性定常系统的能观测性判据　88

3.3.1　能观测性的定义　88

3.3.2　格拉姆矩阵判据　89

3.3.3　秩判据　90

3.3.4　PBH判据　91

3.3.5　约当标准型判据　93

3.4　离散时间线性定常系统的能控性和能观测性　96

3.4.1　能控性的定义和判据　96

3.4.2　能观测性的定义和判据　99

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