現代工程控制理論

《現代工程控制理論》是2006年由化學工業出版社出版的圖書，作者是陸一心。

基本介紹

• 書名：現代工程控制理論
• 作者：陸一心
• ISBN：9787502587581 
• 類別：圖書 > 科技 > 一般工業技術
• 頁數：308
• 定價： 29.80元 
• 出版社：化學工業出版社
• 出版時間：2006-08-01
• 裝幀：簡裝本 

內容簡介

《高等學校規劃教材：現代工程控制理論》將控制理論中“經典控制理論”與“現代控制理論”兩部分內容以科學方法論的觀點有機地融合起來。強調用準確的物理概念來分析問題、解決問題。全書共分9章：緒論、數學模型、時域分析、頻域分析、系統校正、反饋設計、數字控制、卡爾曼濾波與隨機控制、最優控制等。

《高等學校規劃教材：現代工程控制理論》可作為高等學校工程類相關專業本科生、研究生、工程碩士生教材，也可供其他專業高年級學生自學，供科技工作者和高校教師從事控制理論時參考。

圖書目錄

1緒論1

1.1控制系統的工作原理及其組成1

1.1.1工作原理1

1.1.2開環控制和閉環控制2

1.1.3閉環控制系統的組成3

1.2控制系統的基本類型4

1.2.1按輸入量的特徵分類4

1.2.2按系統中傳遞信號的性質分類4

1.3對控制系統的基本要求5

1.4控制理論的發展5

2控制系統的數學模型8

2.1動態系統數學模型的建立8

2.1.1系統的運動微分方程8

2.1.2線性與非線性系統10

2.1.3非線性系統的線性化10

2.2傳遞函式12

2.2.1傳遞函式的定義13

2.2.2系統的開環與閉環傳遞函式14

2.2.3典型環節的傳遞函式15

2.2.4傳遞函式方框圖17

2.3信號流圖21

2.3.1信號流圖中使用的符號及術語21

2.3.2信號流圖的性質22

2.3.3運算法則23

2.3.4線性系統信號流圖的繪製24

2.3.5信號流圖的梅森增益公式24

2.4系統的狀態空間模型27

2.4.1狀態空間描述27

2.4.2狀態空間方程27

2.5數學模型的轉換30

2.5.1傳遞函式與狀態空間方程30

2.5.2傳遞矩陣31

2.5.3系統的狀態空間表達式32

2.6用MATLAB求數學模型及數

學模型的轉換37

2.6.1用MATLAB求數學模型37

2.6.2用MATLAB求數學模型

的轉換38

習題40　3系統時域分析45

3.1單輸入單輸出系統時間回響45

3.1.1一階系統時間回響45

3.1.2二階系統的時間回響47

3.1.3高階系統的時間回響50

3.1.4時間回響性能指標51

3.2狀態轉移矩陣和多變數系統的

時間回響54

3.2.1狀態轉移矩陣54

3.2.2線性定常連續系統的時間回響60

3.2.3線性時變連續系統的時間回響62

3.3系統的穩定性65

3.3.1單輸入單輸出線性定常系統

穩定性分析65

3.3.2李雅普諾夫穩定性分析67

3.3.3李雅普諾夫第一法68

3.3.4李雅普諾夫第二法69

3.4穩態性能73

3.4.1穩態誤差的基本概念73

3.4.2穩態誤差的計算73

3.4.3穩態誤差係數74

3.4.4擾動引起的穩態誤差和系統

總誤差78

3.5根軌跡分析78

3.5.1根軌跡79

3.5.2閉環系統根軌跡分析81

習題82

4控制系統的頻域分析86

4.1頻率特性86

4.1.1頻率特性的基本概念86

4.1.2頻率特性的求取88

4.2頻率特性圖示法88

4.2.1頻率特性的圖示方法88

4.2.2典型環節的頻率特性90

4.2.3系統開環頻率特性97

4.3頻域穩定性101

4.3.1映射定理101

4.3.2奈奎斯特穩定判據101

4.3.3對數穩定判據106

4.4穩定性裕量107

4.5系統閉環頻率特性110

4.5.1閉環頻率特性的求取110

4.5.2閉環系統頻域指標111

4.6由頻域特性分析系統性能112

4.6.1典型二階系統112

4.6.2高階系統115

4.6.3用開環對數頻率特性分析系統

的性能115

4.6.4傳遞函式的實驗法確定117

4.7用MATLAB進行頻域分析117

4.7.1用MATLAB繪製系統的奈奎

斯特圖118

4.7.2用MATLAB繪製系統的

伯德圖119

習題120

5控制系統的校正與設計124

5.1設計與校正方法124

5.1.1控制系統的性能指標124

5.1.2校正裝置124

5.2頻域校正129

5.2.1串聯校正129

5.2.2反饋校正135

5.2.3複合校正136

5.3根軌跡法校正138

5.3.1控制系統的根軌跡校正138

5.3.2系統希望極點的位置139

5.3.3根軌跡校正140

5.4用MATLAB進行校正設計148

習題153

6控制系統反饋設計155

6.1系統的能控性與能觀測性155

6.1.1能控性定義及其判據155

6.1.2能觀測性定義及其判據159

6.1.3能控性及能觀測性標準型

狀態模型162

6.2狀態反饋和線性系統的綜合163

6.2.1狀態反饋和線性系統綜合

的概念163

6.2.2狀態反饋和系統特徵值的配置165

6.3系統的鎮定問題170

64狀態觀測器171

641狀態觀測器的基本思想171

642全維狀態觀測器172

643降維狀態觀測器175

65帶狀態觀測器的狀態反饋控制

系統的特性178

651分離原理178

652設計帶觀測器的狀態反饋系統179

653用MATLAB設計狀態觀

測器180

66漸近跟蹤魯棒調節器184

習題185

7數字控制系統189

71概述189

72信號採樣190

721採樣過程190

722採樣信號的頻譜191

73Z變換194

731Z變換定義194

732Z變換的求法195

733Z變換的性質197

734Z反變換199

74離散系統的數學模型201

741差分方程202

742用Z變換解差分方程202

743脈衝傳遞函式203

75離散控制系統性能分析209

751離散控制系統的穩定性分析209

752離散控制系統的穩態誤差分析212

753離散控制系統的動態性能分析214

76數字控制器的設計216

761數字控制器的脈衝傳遞函式216

762最少拍系統的設計216

763離散PID控制器217

77離散控制系統的狀態空間描述220

771將標量差分方程化為狀態

空間描述220

772將脈衝傳遞函式化為狀態

空間描述221

773離散時間系統狀態方程的求解222

774線性連續系統狀態空間表

達式的離散化223

775線性離散定常系統的能控能

觀測判據226

78用MATLAB進行數字系統分析227

習題231

8卡爾曼濾波與隨機控制234

81線性估計234

82隨機變數與隨機過程235

821機率與隨機變數235

822隨機過程與相關函式239

83線性最小方差估計240

831估計的準則240

832採用配方法確定估計XL241

833線性最小方差估計的特點241

84隨機線性系統的數學描述242

841隨機連續系統的狀態空間描述242

842隨機離散系統的狀態空間描述244
843由離散系統的極限情況求連續
系統的狀態空間描述245

85卡爾曼濾波的基本思想246

851對簡單例子的分析246

852實際情況的分析246

853增益矩陣Kk的確定247

86離散系統的卡爾曼濾波248

861卡爾曼濾波原理——遞推公式248

862卡爾曼濾波公式的證明249

863對卡爾曼濾波公式的討論251

87離散卡爾曼濾波的推廣254

871動態噪聲和量測噪聲相關且考慮

隨機控制信號時的離散卡爾

曼濾波254

872對線性定常系統的狀態

進行估計256

88有色噪聲情況下線性系統的濾波257

881已知情況的處理257

882求濾波遞推公式259

89連續時間系統的卡爾曼濾波260

891不考慮確定性控制信號U、動態

噪聲W(t)與量測噪聲V(t)不

相關的情況260

892考慮有確定控制信號U、動態

噪聲Wk與觀測噪聲Vk相關

的情況262

810隨機線性系統的最優控制266

習題268

9最優控制270

91最優控制的描述270

92最優控制的變分法272

921泛函與變分272

922歐拉方程273

923橫截條件274

924變分法解最優控制問題276

93極小值原理279

94動態規劃281

95線性二次型最優控制286

951有限時間狀態調節器問題286

952無限時間狀態調節器問題287

953輸出調節器問題289

954線性跟蹤器問題291

習題294

附錄296

附錄A常用函式拉普拉斯變換對照表296

附錄B拉普拉斯變換基本定理297

附錄CZ變換表297

附錄DMATLAB函式299

部分習題參考答案301

參考文獻308