1.4 本書(shū)的主要內(nèi)容1

1、Ch.1 緒 論1目錄(1/1)目 錄1.1 控制理論發(fā)展概述1.2 現(xiàn)代控制理論的主要內(nèi)容1.3 Matlab軟件概述1.4 本書(shū)的主要內(nèi)容參考教材參考期刊2本書(shū)的主要內(nèi)容及學(xué)習(xí)方法(1/8)1.4 本書(shū)的主要內(nèi)容及學(xué)習(xí)方法 盡管現(xiàn)代控制理論的內(nèi)容及其豐富,但是作為控制類專業(yè)的本科生的基礎(chǔ)課程,本教材目的是使學(xué)生掌握現(xiàn)代控制理論的基礎(chǔ)知識(shí)和基本方法,為進(jìn)一步學(xué)習(xí)和提高打下基礎(chǔ)。為此,本書(shū)主要介紹線性系統(tǒng)理論和最優(yōu)控制理論,打下進(jìn)行線性多變量系統(tǒng)的分析、綜合和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 全書(shū)共分7章,著重講授線性系統(tǒng)理論的狀態(tài)空間分析方法,目的是讓讀者結(jié)合線性系統(tǒng)理論的學(xué)習(xí),掌握狀態(tài)空間分析和綜合方法,學(xué)會(huì)

2、運(yùn)用狀態(tài)空間分析這一現(xiàn)代控制理論中的基本工具。3本書(shū)的主要內(nèi)容及學(xué)習(xí)方法(2/8) 除 第1章外, 各章的主要內(nèi)容包括: 第2章討論動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述。主要講授狀態(tài)空間分析的數(shù)學(xué)模型-狀態(tài)空間表達(dá)式的建立;狀態(tài)空間的線性變換;多輸出多輸出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)陣；組合系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型；以及離散時(shí)間動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述 。 第3章討論線性系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析。主要介紹連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的求解;狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的性質(zhì)和計(jì)算;連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程的離散化;以及離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式的求解。4本書(shū)的主要內(nèi)容及學(xué)習(xí)方法(3/8) 第4章討論線性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性問(wèn)題以及系統(tǒng)綜合。主要介紹動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的兩個(gè)基本結(jié)構(gòu)性質(zhì)狀態(tài)

3、能控性和能觀性,狀態(tài)能控性/能觀性在狀態(tài)空間結(jié)構(gòu)分解和線性變換中的應(yīng)用；能控/能觀規(guī)范形；實(shí)現(xiàn)問(wèn)題與最小實(shí)現(xiàn)。5本書(shū)的主要內(nèi)容及學(xué)習(xí)方法(4/8) 第5章討論李雅普諾夫穩(wěn)定性分析。本章介紹李雅普諾夫穩(wěn)定性的定義,以及分析狀態(tài)穩(wěn)定性的李雅普諾夫理論和方法;著重討論李雅普諾夫第二法以及在線性系統(tǒng)中的應(yīng)用和幾類非線性系統(tǒng)的應(yīng)用, 李雅普諾夫函數(shù)的構(gòu)造等。 第6章討論線性系統(tǒng)的系統(tǒng)綜合問(wèn)題。主要介紹狀態(tài)空間分析方法在系統(tǒng)控制與綜合中的應(yīng)用,內(nèi)容為狀態(tài)反饋與極點(diǎn)配置、系統(tǒng)鎮(zhèn)定、系統(tǒng)解耦、狀態(tài)觀測(cè)器。6本書(shū)的主要內(nèi)容及學(xué)習(xí)方法(5/8) 第7章著重講授最優(yōu)控制問(wèn)題初步,目的是使學(xué)生掌握好求解最優(yōu)控制問(wèn)題的

4、主要理論和方法,能對(duì)一些常見(jiàn)的最優(yōu)控制問(wèn)題進(jìn)行有效的分析和求解。主要內(nèi)容包括: 泛函基礎(chǔ)、變分法和極大值原理、線性二次型最優(yōu)控制問(wèn)題,以及離散系統(tǒng)的最優(yōu)控制問(wèn)題。 近年來(lái),科學(xué)計(jì)算與仿真分析軟件Matlab得到迅猛發(fā)展并已經(jīng)深入到控制領(lǐng)域的分析計(jì)算、仿真與工程設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)節(jié),成為控制領(lǐng)域?qū)I(yè)人員的必備工具。針對(duì)本書(shū)討論的現(xiàn)代控制理論的各種計(jì)算、分析、設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真問(wèn)題,在各章的最后一節(jié)還介紹了基于Matlab語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)仿真。7本書(shū)的主要內(nèi)容及學(xué)習(xí)方法(6/8) 在現(xiàn)代控制理論課程學(xué)習(xí)中,將會(huì)遇到許多數(shù)學(xué)基本概念和方法,如線性代數(shù)及矩陣分析、常微分方程理論、實(shí)變函數(shù)及泛函分析、以及最優(yōu)

5、化方法等。有些數(shù)學(xué)概念和方法,作為控制類專業(yè)本科生需必須掌握的,在本書(shū)中就不再介紹。對(duì)在本科階段未單獨(dú)設(shè)課講授的數(shù)學(xué)概念和方法,本書(shū)則在附錄和正文中加以簡(jiǎn)略介紹。 綜上所述,本書(shū)內(nèi)容僅限于現(xiàn)代控制理論中最基本的部分。由于控制理論學(xué)科本身處于不斷的發(fā)展中,新的方法和理論不斷涌現(xiàn),在有限的課堂講授時(shí)間內(nèi),不可能對(duì)所有現(xiàn)代控制理論的知識(shí)作細(xì)致介紹。相信讀者在掌握了本書(shū)的基本內(nèi)容之后,對(duì)有關(guān)的問(wèn)題和新的方法,可以通過(guò)自我提高等途徑加以解決。8本書(shū)的主要內(nèi)容及學(xué)習(xí)方法(7/8)學(xué)習(xí)本課程的方法1. 認(rèn)真復(fù)習(xí)和鞏固提高數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)及相關(guān)知識(shí)，如線性代數(shù)。 矩陣的引入，是現(xiàn)代控制理論能處理MIMO系統(tǒng)，能處

6、理狀態(tài)空間/狀態(tài)變量問(wèn)題的關(guān)鍵如下述概念、方法和計(jì)算:矩陣運(yùn)算、矩陣求逆、行列式向量運(yùn)算、向量的線性無(wú)關(guān)性、矩陣的秩線性空間的基底及基底變換、相似變換特征值、特征向量及意義矩陣的定號(hào)性(正定與負(fù)定等)9本書(shū)的主要內(nèi)容及學(xué)習(xí)方法(8/8)常微分方程。如定系數(shù)線性常微分方程求解積分變換。拉氏變換（連續(xù)系統(tǒng)）和Z變換（離散系統(tǒng)）自動(dòng)化專業(yè)需具備的物理學(xué)、電路、力學(xué)與機(jī)械等學(xué)科的基本知識(shí)。經(jīng)典控制理論知識(shí)。2. 認(rèn)真復(fù)習(xí)和鞏固提高相關(guān)的控制概念和知識(shí)。要善于將抽象的概念和理論知識(shí)跟工程實(shí)際結(jié)合,要建立好空間概念.3. 認(rèn)真聽(tīng)好每一堂課,獨(dú)立完成老師布置的每一項(xiàng)教學(xué)任務(wù)。4. 多思、多想、多讀、多練。1

7、0參考教材(1/4)參考教材1 B.D.O. Anderson and J.B. Moore. Linear Optimal Control. Prentice-Hall,Inc. ,1971. 2 M. Athans and P.L. Falb. Optimal Control. McGraw-Hill,1966. 3 S. Barnett,Introduction to Mathematical Control Theory. Clarendon Press,Oxford,1975. 4 A. E. Bryson Jr. ,and Y. C. Ho. Applied Optimum Con

8、trol. John Wiley & Sons,Inc.,1975. 5 常春馨. 現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1988. 6 C.T. Chen. Linear System Theory and Design. CBS College Publishing,1984. 7 M.J. Corless, A.E. Frazho. Linear systems and control: an operator perspective. New York : Marcel Dekker, 2003. 8 段廣仁. 線性系統(tǒng)理論. 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1996.9 方斌. 自

9、動(dòng)控制原理學(xué)習(xí)指導(dǎo)與解題. 西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2003.10 馮國(guó)楠. 最優(yōu)控制理論與應(yīng)用.北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社,1991. 11參考教材(3/4)參考教材(續(xù))11 馮巧玲. 自動(dòng)控制原理. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社， 2003.12 R.V. Gamkrelidze. Principle of Optimal Control. New York:Plenum Press,1978. 13 高為炳. 運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性基礎(chǔ). 北京:高等教育出版社,1987. 14 關(guān)肇直,極值控制與極大值原理. 北京:科學(xué)出版社,1980. 15 胡壽松. 自動(dòng)控制原理. 北京:科學(xué)出版社,20

10、01.16 黃道平. MATLAB與控制系統(tǒng)的數(shù)字仿真及CAD. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.17 黃琳,系統(tǒng)與控制理論中的線性代數(shù),北京:科學(xué)出版社,1984. 18 黃琳,穩(wěn)定性理論,北京:北京大學(xué)出版社,1992.19 黃忠霖. 控制系統(tǒng)MATLAB計(jì)算及仿真. 北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2001.20 T. Kailath. Linear Systems,Englewood Cliffs. N. J. Prentice-Hall,1980. 21 G. Leitmann. The Calculus of Variations and Optimum Control - An Intro

11、duction. Plenum Press,1981. 22 李慶揚(yáng),王能超,易大義. 數(shù)值分析. 北京:清華大學(xué)出版社,2001.12參考教材(3/4)參考教材(續(xù))23 劉叔軍,蓋曉華、樊京等. MATLAB 7. 0控制系統(tǒng)應(yīng)用與實(shí)例. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2006.24 羅家洪 矩陣分析引論. 廣州:華南理工大學(xué)出版社,2000.25 K. Ogata. Discrete-time Control Systems. Prentice-Hall,Inc. ,1987. 26 秦壽康,張正方.最優(yōu)控制. 北京:電子工業(yè)出版社,1984. 27 仝茂達(dá). 線性系統(tǒng)理論和設(shè)計(jì). 合肥:中國(guó)

12、科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,1998.28 W. J. Rugh. Linear system theory . New Jersey-Prentice-Hall 1996.29 施頌椒,陳學(xué)中,杜秀華. 現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ). 北京:高等教育出版社,2005.30 宋申民,陳興林. 自動(dòng)控制原理典型例題解析與習(xí)題精選. 北京:高等教育出版社. 2004. 31 涂奉生,王翼. 現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ). 化工自動(dòng)化叢書(shū). 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1981. 32 屠伯塤. 高等代數(shù). 上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1987. 33 王高雄,朱思銘,王壽松等. 常微分方程,北京:高等教育出版社,2006. 34 王詩(shī)宓

13、,杜繼宏,竇曰軒. 自動(dòng)控制理論例題習(xí)題集. 北京:清華大學(xué)出版社. 2002.13參考教材(4/4)參考教材(續(xù))35 王孝武. 現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998.36 王照林. 現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ). 北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1981. 37 W. M. 旺納姆. 線性多變量控制-一種幾何方法(中譯本,姚景尹、王恩平譯). 北京:科學(xué)出版社,1979. 38 魏克新,王云亮,陳志敏. MATLAB語(yǔ)言與自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1997.39 吳麒主. 自動(dòng)控制原理(上、下冊(cè)). 北京:清華大學(xué)出版社,1992. 40 吳受章. 應(yīng)用最優(yōu)控制. 西安:西安交通大學(xué)出版社,1987. 41 夏道行,嚴(yán)紹宗. 實(shí)變函數(shù)論與泛函分析. 北京:高等教育出版社,1983. 42 解學(xué)書(shū). 最優(yōu)控制理論與應(yīng)用. 北京:清華大學(xué)出版社,1988. 43 須田信英. 自動(dòng)控制中的矩陣?yán)碚?曹長(zhǎng)修譯). 北京:科學(xué)出版社,1979. 44 薛定宇著. 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) MATLAB語(yǔ)言及應(yīng)用. 北京:清華大學(xué)出版社，1996. 45 尤昌德.現(xiàn)代控制理論. 北京:北京:電子工業(yè)出版社,1996. 46 趙明旺 現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ). 北京:冶金工業(yè)出版社,1995.47 鄭大鐘. 線性系統(tǒng)理論. 北京:清華大學(xué)出版