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| 編輯推薦： |
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本教材的编写注意理论教学与实践教学相结合，将MATLAB仿真软件引入课堂教学，有利于培养学生利用计算机进行科学研究及解决实际问题的能力。在教材的每章*后一节，介绍本章知识点对应的MATLAB软件仿真实例，对本章所讲授的核心知识点进行实验分析，通过简单的程序编写和调试，使学生进一步掌握线性控制系统参数对控制系统性能的影响，加深学生对本章所学知识的理解。
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| 內容簡介： |
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本书适用于工程与应用类院校自动化、电气工程及其自动化等相关专业，力图结合系统的物理概念，深入浅出地阐述现代控制理论基本内容，包括状态空间的基本概念和方法，系统的状态空间描述和标准型，系统的运动分析，能控性和能观测性，结构分解和实现问题，以及系统的稳定性分析、状态反馈和状态观测器等。本书可作为高等学校自动化、电气工程及其自动化等相关专业的教材，同时也适合广大青年读者和工程技术人员自学。
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| 關於作者： |
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张宇献，沈阳工业大学副教授，中国机械工业教育协会电气工程及其自动化学科教学委员会委员，曾获沈阳工业大学教学成果二等奖。
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| 目錄：
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目录
第1章绪论（1）
1.1控制理论的研究对象（1）
1.2控制理论的发展历程（2）
1.3现代控制理论的基本内容（5）
1.4与经典控制理论的比较与联系（6）
1.5本书的主要内容和特点（7）
第2章预备知识（9）
2.1基本概念和定义（9）
2.2基本运算（13）
2.3矩阵的特征方程、特征值和特征向量（18）
2.4矩阵的相似变换（23）
2.5二次型概念（32）
2.6矩阵的微分和积分（34）
2.7利用MATLAB进行矩阵运算（37）
思考题与习题（40）
第3章系统的状态空间描述（42）
3.1状态空间的基本概念（42）
3.1.1几个定义（42）
3.1.2状态空间表达式的一般形式（43）
3.1.3状态空间表达式的系统方框图和状态变量图（46）
3.2状态空间表达式的建立（47）
3.2.1系统的状态空间的列写（47）
3.2.2由高阶微分方程化为状态空间描述（51）
3.2.3由传递函数建立状态空间表达式（65）
3.3状态空间描述转化为传递函数（71）
3.3.1由状态空间描述求传递函数（71）
3.3.2组合系统的状态空间描述和传递函数矩阵（74）
3.4状态矢量的线性变换（79）
3.4.1系统状态方程的非唯一性（79）
3.4.2系统特征值的不变性（81）
3.4.3特征矢量（81）
3.4.4状态空间描述变换为约当标准型（83）
3.5离散时间系统的状态空间描述（89）
3.5.1离散系统的状态空间表达式（89）
3.5.2由差分方程化为状态空间表达式（90）
3.5.3由脉冲传递函数化为状态空间表达式（92）
3.5.4由离散系统状态空间表达式求脉冲传递函数矩阵（95）
3.6利用MATLAB进行线性系统的状态描述（96）
思考题与习题（100）
第4章线性动态系统的运动分析（102）
4.1线性定常齐次状态方程的求解（102）
4.2矩阵指数函数及状态转移矩阵（105）
4.3线性定常非齐次状态方程的求解（114）
4.4连续系统的时间离散化（115）
4.4.1连续时间线性系统的离散化模型（116）
4.4.2连续时间线性系统近似离散化模型（117）
4.5线性离散系统的运动分析（117）
4.5.1迭代法（118）
4.5.2z变换法求解（119）
4.6利用MATLAB进行线性系统的运动分析（120）
思考题与习题（126）
第5章线性控制系统的能控性和能观测性（128）
5.1线性定常连续系统的能控性（128）
5.2线性连续系统的能观测性（132）
5.3能控性和能观测性与传递函数零极点的关系（133）
5.4对偶原理（135）
5.5能控标准型和能观测标准型（136）
5.6系统的结构分解（141）
5.7传递函数阵的实现问题（145）
5.7.1单输入单输出系统的实现问题（145）
5.7.2多输入多输出系统的实现问题（149）
5.8离散系统的能控性与能观测性（152）
5.9利用MATLAB分析系统的能控性和能观测性（154）
思考题与习题（157）
第6章控制系统的稳定性与李亚普诺夫方法（160）
6.1稳定性的概念（160）
6.1.1外部稳定性（160）
6.1.2内部稳定性（161）
6.1.3内部稳定性和外部稳定性的关系（162）
6.2李亚普诺夫意义下稳定性的定义（162）
6.2.1平衡状态（162）
6.2.2范数的概念（163）
6.2.3李亚普诺夫稳定性定义（164）
6.3李亚普诺夫稳定性理论（165）
6.3.1李亚普诺夫第一法间接法（166）
6.3.2李亚普诺夫第二法（167）
6.3.3二次型及其正定性（168）
6.3.4李亚普诺夫第二法稳定性定理（169）
6.4线性定常连续系统的稳定性（172）
6.4.1线性连续系统稳定性分析（173）
6.4.2线性时变连续系统（176）
6.5线性定常离散系统的稳定性（177）
6.6非线性系统的稳定性分析（178）
6.6.1克拉索夫斯基法（178）
6.6.2变量梯度法（180）
6.7利用MATLAB分析系统的稳定（182）
6.7.1利用李亚普诺夫第一法判断系统的稳定性（182）
6.7.2利用李亚普诺夫第二法判断系统的稳定性（183）
思考题与习题（184）
第7章线性反馈控制系统的综合（186）
7.1状态反馈与输出反馈（186）
7.1.1状态反馈（186）
7.1.2输出反馈（187）
7.2反馈控制对能控性与能观测性的影响（188）
7.3闭环系统极点配置（189）
7.4采用状态观测器的状态反馈系统（194）
7.4.1状态重构问题（194）
7.4.2状态观测器的存在条件（194）
7.4.3状态观测器的设计（196）
7.5带有状态观测器的状态反馈系统（202）
7.6解耦控制（205）
7.7MATLAB在闭环极点配置及状态观测器设计中的应用（212）
7.7.1系统的极点配置（212）
7.7.2用MATLAB设计状态观测器（215）
思考题与习题（215）
参考文献（218）
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| 內容試閱：
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前 言
随着科学技术的迅速发展，现代控制理论在经典控制理论的基础上得以建立和发展，在工业控制以及其他领域，如航空航天、核技术、生物工程等新兴领域中发挥着越来越重要的作用。因此，自20世纪60年代以来，国内外的许多大学都把现代控制理论列为自动化、电气工程及其自动化等相关专业的专业课程。
现代控制理论是以状态空间理论为核心，对动态系统进行分析和研究的。它不但可以处理单变量线性定常系统，还可以处理多变量、时变、非线性系统。因此，涉及的数学知识多，公式推导繁杂，不易掌握。当然，不同层次或不同侧重面的院校和专业，对现代控制理论教授内容的要求也不尽相同，目前已有的现代控制理论教材还无法满足各类不同要求。
编者根据多年的教学实践，尽量避免过多的数学推导和深奥的数学知识，并结合控制系统的物理含义和例子，深入浅出地讲述有关状态空间的理论和分析方法，使学生能在有限的学时内，掌握好现代控制理论最基本的知识。另外，注重内容的可读性，使读者通过自学也能掌握书中的基本内容。
在内容上，本书主要讲述状态空间法的基本概念和基本方法，其中包括系统状态方程的建立及解法，能控性、能观测性和稳定性等定性理论，极点配置、反馈解耦、观测器设计等综合理论。在结构上，本书首先给出控制系统的数学描述，提出状态变量和状态方程概念；然后对系统进行运动分析，能控性、能观测性以及稳定性分析；进而给出系统的综合与设计方法。
本书第1章至第4章由张宇献编写，第5章至第7章由李勇编写。同时，我们的研究生钱小毅、韩奥琪、郭佳强、陈向文、赵兴昌、房磊、吴晓红、孙振羽、杨鑫参与了本书的文字录入和绘图工作。在本书编写过程中，得到了沈阳工业大学教务处、电气工程学院等单位，以及自动控制原理课题组全体老师的支持，在此，编者对上述单位和个人以及本书所列参考文献的作者，一并表示衷心的感谢。
本书提供配套的电子课件，可登录电子工业出版社的华信教育资源网：www.hxedu.com.cn，注册后免费下载。
由于编者水平有限，书中难免有不妥和错误之处，敬请读者批评指正。
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