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現代控制理論及工程應用案例 版權信息
- ISBN：9787560662312
- 條形碼：9787560662312 ; 978-7-5606-6231-2
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
現代控制理論及工程應用案例 內容簡介
本書詳盡地論述了現代控制理論的主要理論與分析、設計方法, 并對相關工程領域的案例進行了建模、分析與設計。本書內容包括狀態空間分析方法、控制系統狀態方程求解、系統的穩定性及其李雅普諾夫穩定、系統的可控性與可觀性、線性定常系統的綜合設計方法, 系統的*優控制及工程案例分析。本書不僅在每一章的理論講述之余介紹了相應的MATLAB分析方法, 而且將分析和設計的理論與方法應用于典型的工程實際案例, 從系統建模, 到系統性能分析, 到控制系統的綜合設計, 進行了詳細的論述, 并給出了MATLAB仿真與分析結果。通過本書的系統學習, 讀者不僅能夠掌握現代控制理論主要的理論與方法, 而且能夠培養并提高理論與實際工程應用結合的能力。
現代控制理論及工程應用案例 目錄
第1章 緒論 1
1.1 自動控制發展歷史簡介 1
1.2 現代控制理論的基本內容 2
1.3 控制論、信息論及系統論 3
1.4 現代控制系統舉例 3
第2章 狀態空間分析法 6
2.1 狀態、狀態變量、狀態空間、狀態方程和動態方程 6
2.2 建立實際物理系統的動態方程 8
2.3 由控制系統的方塊圖求系統動態方程 12
2.4 由系統的微分方程或傳遞函數求其動態方程 14
2.4.1 系統實現的直接法 15
2.4.2 傳遞函數的串聯實現 17
2.4.3 傳遞函數的并聯實現 19
2.5 系統狀態方程的線性變換 22
2.5.1 系統狀態空間表達式的非唯一性 22
2.5.2 轉換為對角標準型 24
2.5.3 轉換為約當標準型 28
2.6 從系統動態方程求系統傳遞函數(陣) 30
2.7 離散時間系統的狀態空間表達式 31
2.8 利用MATLAB進行系統模型之間的相互轉換 33
2.8.1 利用MATLAB求狀態空間模型 33
2.8.2 狀態空間表達式與傳遞函數的變換 35
2.8.3 狀態空間表達式的線性變換 37
第3章 控制系統狀態方程求解 41
3.1 線性連續定常齊次方程求解 41
3.2 狀態轉移矩陣的性質及其求法 42
3.3 線性連續定常非齊次狀態方程求解 50
3.4 連續時間狀態空間表達式的離散化 52
3.5 離散時間系統狀態方程求解 53
3.6 利用MATLAB求解狀態方程 54
3.6.1 計算矩陣指數 54
3.6.2 求線性系統的狀態響應 54
第4章 系統穩定性及其李雅普諾夫穩定性 62
4.1 穩定性一般概念 62
4.1.1 系統的平衡狀態 63
4.1.2 李雅普諾夫穩定性定義 65
4.2 李雅普諾夫**法(間接法) 67
4.3 李雅普諾夫第二法(直接法) 68
4.3.1 標量函數及其符號 68
4.3.2 李雅普諾夫第二法 70
4.4 線性定常系統的李雅普諾夫穩定性分析及系統參數優化 70
4.5 MATLAB在線性系統穩定性分析中的應用 73
4.6 MATLAB在線性定常離散系統穩定性分析中的應用 76
第5章 系統的可控性和可觀性 78
5.1 線性定常連續系統的可控性 78
5.2 離散時間系統的可控性 82
5.3 線性定常連續系統的可觀性 83
5.4 離散時間系統的可觀性 84
5.5 對偶系統和對偶原理 85
5.5.1 對偶系統 85
5.5.2 對偶原理 86
5.6 系統可控標準型和可觀標準型 86
5.6.1 單輸入系統可控標準型 86
5.6.2 單輸出系統的可觀標準型 91
5.6.3 連續系統離散化后的可控性與可觀性 94
5.6.4 多輸入多輸出系統可控及可觀標準型 95
5.7 MATLAB判斷系統可控性和可觀性 97
第6章 線性定常系統的綜合 100
6.1 線性反饋控制系統的基本結構及其特點 100
6.1.1 狀態反饋 100
6.1.2 輸出反饋 101
6.1.3 閉環系統的可控性和可觀性 102
6.2 極點配置 103
6.2.1 采用狀態反饋 103
6.2.2 輸出反饋極點配置 112
6.3 解耦問題 112
6.3.1 解耦的定義 113
6.3.2 串聯補償器解耦 113
6.3.3 狀態反饋解耦 115
6.4 狀態重構與狀態觀測器設計 118
6.4.1 全維狀態觀測器及其狀態反饋系統組成結構 119
6.4.2 全維狀態觀測器分析設計 120
6.4.3 降維狀態觀測器的概念 122
6.5 采用狀態觀測器的狀態反饋系統 123
6.6 MATLAB在系統綜合中的應用 126
6.6.1 極點配置的MATLAB函數 126
6.6.2 狀態觀測器設計 127
6.6.3 帶狀態觀測器的閉環狀態反饋系統 129
第7章 系統的*優控制 132
7.1 系統*優控制的概念 132
7.2 幾種常用的性能指標 134
7.3 泛函及其變分法 135
7.3.1 泛函及其變分法概念 135
7.3.2 二次型性能指標的*優控制 135
7.4 線性二次型*優控制問題 137
7.4.1 基于李雅普諾夫第二方法的控制系統*佳化 138
7.4.2 參數*佳問題的李雅普諾夫第二方法的解法 138
7.4.3 二次型*佳控制問題 140
7.5 用MATLAB解二次型*優問題 144
第8章 工程案例分析 151
8.1 打印機皮帶驅動系統 151
8.1.1 系統模型的建立 151
8.1.2 系統抗干擾響應分析 154
8.1.3 系統穩定性分析 155
8.1.4 系統可控性與可觀性分析 156
8.1.5 系統反饋設計 157
8.2 光伏發電系統 159
8.2.1 光伏發電模型的建立 159
8.2.2 PID控制器設計 162
8.2.3 系統穩定性分析 165
8.2.4 系統可控性與可觀性分析 166
8.2.5 系統*優設計 168
8.3 直流電機驅動的精密機床位置控制系統 169
8.3.1 電樞控制直流電機模型的建立 169
8.3.2 電樞控制式直流電機驅動的機床加工臺建模 170
8.3.3 反饋控制系統的設計 171
8.3.4 系統抗干擾能力分析 173
8.3.5 系統穩定性分析 174
8.3.6 狀態變量反饋控制器設計 175
8.3.7 狀態反饋控制系統穩定性分析 177
8.3.8 系統的PID控制器設計 178
8.4 單級倒立擺系統 182
8.4.1 系統模型的建立 182
8.4.2 系統穩定性分析 185
8.4.3 系統可控性與可觀性分析 185
8.4.4 系統反饋設計 186
8.5 柴電動力系統 188
8.5.1 柴電動力系統復頻域模型的建立 188
8.5.2 柴電動力系統狀態空間模型的建立 189
8.5.3 系統的可控性與可觀性分析 190
8.5.4 轉速計反饋控制系統 191
8.5.5 系統狀態變量反饋控制器設計 192
8.5.6 狀態反饋控制系統穩定性分析 194
8.6 控制基礎案例 194
8.6.1 工程機械世界之* 195
8.6.2 世界上*大的發電機 197
8.6.3 PLC控制音樂噴泉 198
8.6.4 變頻器的應用 199
8.6.5 神奇機械臂規劃控制技術 200
8.6.6 火星探測器“天問一號” 202
參考文獻 204
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