国外名校最新教材精选 线性状态空间控制系统
作者：（美）罗伯特·威廉斯二世，道格拉斯·A·劳伦斯 著，贾要勤 译
出版时间： 2014年版
丛编项： 国外名校最新教材精选
内容简介
控制理论是一门将抽象的数学理论知识和工程实践应用紧密结合起来的学科，学好控制理论既需要坚实的数学基础（如高等数学、复变函数、积分变换、线性代数等），又需要对实际的物理对象或者过程深入了解，才能将控制理论知识灵活运用到解决工程实际问题中去。根据理论依据去分析和设计控制系统，才能保证控制系统稳定可靠地运行。但是我们经常会发现，面对一个具体的控制对象，同学们往往是建模归建模，分析归分析，设计归设计，最后甚至经过仿真验证的控制系统无法在实验中实现，二者严重脱节，仿真是仿真的控制参数，实验是实验的控制参数。更有甚者，同学们将比例积分PI控制作为万能方法到处使用，甚至省略了理论分析和设计的环节，直接在实验中对参数进行试凑，导致今天稳定的控制系统明天就不稳定了，这是常见的现象。究其原因，就是虽然我们在课堂中学习了许多控制理论知识，但是在实践中还是不知道该怎么应用。控制理论课程大多定理一大堆，证明推导繁琐，甚至有些概念还比较抽象，很难和实际的对象联系起来。大多数控制理论教材，尤其是现代控制理论教材，偏重理论分析的讲解以及定理的证明，课后习题也主要是一些类似于线性代数、矩阵运算技巧方面的练习，理论联系实际的内容比较缺乏。对于电气工程或者机械工程的工科学生来讲，学习控制理论的主要目的是应用控制理论的知识解决电气工程领域或者机械工程领域的实际问题，因此一本好的控制理论教材，应该以贯穿于全书的实际例子为主线，并结合当前比较流行的控制理论分析和设计计算机软件工具MATLAB来讲解，这样同学们就既能比较容易理解理论部分，又能将理论和实际结合起来，将理论知识应用到解决实际工程技术问题中去，从而进一步提高对控制理论课程的学习兴趣和学习效果。《国外名校最新教材精选：线性状态空间控制系统》的作者Robert L Williams II，是美国俄亥俄大学机械工程系的教授，主要进行机械工程、动力学控制和机器人等方面的教学和科研工作，他的教学理念是平衡挑战，激励学习，理论联系实际，培养更多的实际工程经验。作者本人有着极为丰富的工程技术领域的教学和科研实践经验，因此本书更适合于电气工程和机械工程领域的本科生和研究生阅读。通过实例来讲解复杂的数学概念和理论，采用循序渐进的例题和习题，有助于读者在熟悉的系统中应用新学的理论知识是《国外名校最新教材精选：线性状态空间控制系统》最大的特点。
目录
译者序
前言
第1章 绪论
1.1 历史发展概况
1.2 状态方程
1.3 例子
1.4 非线性系统的线性化
1.5 使用MATLAB进行控制系统分析和设计
1.6 循序渐进例??
1.7 习题
第2章 状态空间基本原理
2.1 状态方程求解
2.2 脉冲响应
2.3 复频域的算法
2.4 回到状态空间实现
2.5 坐标变换
2.6 用MATLAB进行仿真和坐标变换
2.7 仿真和坐标变换的循序渐进例子
2.8 习题
第3章 能控性
3.1 基本结论
3.2 能控性的例子
3.3 坐标变换和能控性
3.4 能控性的PBH（Popov-Belevitch-Hautus）判据
3.5 MATLAB在能控性和控制器标准型中的应用
3.6 能控性和控制器标准型的循序渐进例子
3.7 习题
第4章 能观性
4.1 基本结论
4.2 能观性例子
4.3 对偶性
4.4 坐标变换和能观性
4.5 能观性的PBH（Popov-Belevitch-Hautus）判据
4.6 MATLAB在能观性和观测器标准型中的应用
4.7 能观性和观测器标准型的循序渐进例子
4.8 习题
第5章 最小实现
5.1 单输入、单输出实现的最小化
5.2 多输入、多输出实现的最小化
5.3 最小实现的MATLAB应用
5.4 习题
第6章 稳定性
6.1 内部稳定性
6.2 有界输入、有界输出稳定性
6.3 有界输入、有界输出稳定性与渐进稳定之间的关系
6.4 MATLAB在稳定性分析中的应用
6.5 循序渐进例子：稳定性分析
6.6 习题
第7章 线性状态反馈控制系统的设计
7.1 状态反馈控制律
7.2 动态响应设计
7.3 状态反馈闭环特征值配置
7.4 可镇定性
7.5 稳定状态跟踪
7.6 MATLAB在状态反馈控制律设计中的应用
7.7 循序渐进例子）设计动态响应和控制律
7.8 习题
第8章 观测器和基于观测器的补偿器
8.1 观测器
8.2 可检性
8.3 降维观测器
8.4 基于观测器的补偿器和分离原理
8.5 基于观测器补偿器的稳态跟踪
8.6 MATLAB在观测器设计中的应用
8.7 循序渐进例子：设计状态观测器
8.8 习题
第9章 最优控制简介
9.1 最优控制问题
9.2 变分法概述
9.3 最小能量控制
9.4 线性二次型调节器
9.5 最优控制MATLAB应用
9.6 循序渐进例子1：线性二次型调节器
9.7 习题
附录A 矩阵入门
A.1 基础
A.2 矩阵运算
A.3 行列式
A.4 逆矩阵
附录B 线性代数
B.1 矢量空间
B.2 子空间
B.3 标准基
B.4 基的变换
B.5 正交性和正交补
B.6 线性变换
B.7 列空间和零空间
B.8 特征值、特征向量及其相关内容
B.9 向量和矩阵的范数
附录C 循序渐进MATLAB例子M文件
参考文献
索 引
