現代與智能控制技術（簡體書）

《普通高等教育“十二五”規劃教材：現代與智能控制技術》是將現代控制理論與智能控制理論兩部分相關內容進行整合編寫而成的，從工程應用角度介紹了現代控制與智能控制的理論與方法，並結合實例和MATLAB仿真實現，引導學生應用理論知識解決實際問題。全書共有9章。1～6章為控制系統的狀態空間控制理論，包括數學模型建立、狀態方程求解、能控性和能觀性分析、控制系統穩定性分析、狀態反饋與狀態觀測器的設計；7～9章介紹了工程中應用比較成熟的控制理論與技術，分別是線性二次型最優控制、模糊控制、神經網絡及專家系統。
《普通高等教育“十二五”規劃教材：現代與智能控制技術》可作為高等學校自動化、電氣自動化、機電一體化等專業及成人高等教育、高等職業教育等相關專業的教材，也可作為工程技術人員的參考用書。

《普通高等教育"十二五"規劃教材:現代與智能控制技術》可作為高等學校自動化、電氣自動化、機電一體化等專業及成人高等教育、高等職業教育等相關專業的教材，也可作為工程技術人員的參考用書。

1緒論
教學目的與要求
導入案例
1.1控制理論發展史
1.2MATLAB基礎知識
本章小結
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習題

2線性控制系統的數學模型
教學目的與要求
導入案例
2.1控制系統的數學描述
2.2數學模型間的轉換
2.3狀態矢量的線性變換
2.4組合系統的數學模型
2.5離散系統的數學模型
2.6MATLAB實現模型轉換
本章小結
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習題

3線性控制系統分析
教學目的與要求
導入案例
3.1線性定常齊次狀態方程的解
3.2狀態轉移矩陣
3.3線性定常非齊次狀態方程的解
3.4線性時變系統狀態方程的解
3.5線性定常離散系統狀態方程的解
3.6線性連續時間系統的離散化
3.7MATIAB求解狀態方程
本章小結
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習題

4線性控制系統的能控性和能觀性
教學目的與要求
導入案例
4.1線性定常系統的能控性
4.2線性定常系統的能觀性
4.3對偶原理
4.4能控標準形和能觀標準形
4.5線性系統的結構分解
4.6系統傳遞函數矩陣的實現
4.7MATIAB在能控性和能觀性中的應用
本章小結
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習題

5控制系統的穩定性
教學目的與要求
導人案例
5.1李雅普諾夫穩定性概念
5.2李雅普諾夫穩定定理
5.3線性系統的穩定性分析
5.4非線性系統的穩定性分析
5.5MATLAB求解李雅普諾夫方程
本章小結
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習題

6線性定常系統的綜合設計
教學目的與要求
導入案例
6.1引言
6.2狀態反饋和輸出反饋
6.3極點配置
6.4狀態觀測器的設計
6.5MATIAB在系統綜合設計中的應用
本章小結
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習題

7線性二次型最優控制
教學目的與要求
導入案例
7.1引言
7.2有限時間狀態調節器
7.3無限時間狀態調節器
……
8模糊控制
9神經網絡及專家系統
參考文獻

李雅普諾夫第一法包括了利用微分方程的解進行系統分析的所有步驟。基本思路是：首先將非線性系統線性化，然后計算線性化方程的特征值，最后則是判定原非線性系統的穩定性。
李雅普諾夫第二法不需要求出微分方程的解，也就是說，采用李雅普諾夫第二法，可以在不求出狀態方程解的條件下，確定系統的穩定性。由于求解非線性系統和線性時變系統的狀態方程通常十分困難，所以這種方法顯示出極大的優越性。
盡管采用李雅普諾夫第二法分析非線性系統的穩定性時，需要相當的經驗和技巧，然而當其他方法無效時，這種方法卻能解決非線性系統的穩定性問題。
由力學經典理論可知，對于一個振動系統，當系統總能量（正定函數）連續減小（這意味著總能量對時間的導數必然是負定的），直到平衡狀態時為止，振動系統是穩定的。
李雅普諾夫第二法是建立在更為普遍的情況之上的，即如果系統有一個漸近穩定的平衡狀態，則當其運動到平衡狀態的吸引域內時，系統存儲的能量隨著時間的增長而衰減，直到在平穩狀態達到極小值為止。然而對于一些純數學系統，畢竟還沒有一個定義“能量函數”的簡便方法。為了克服這個困難，李雅普諾夫引出了一個虛構的能量函數，稱為李雅普諾夫函數。當然，這個函數無疑比能量更為一般，并且其應用也更廣泛。實際上，任一純量函數只要滿足李雅普諾夫穩定性定理（見定理5.1和定理5.2）的假設條件，都可作為李雅普諾夫函數。
李雅普諾夫函數與x1，x2，…，xn。和t有關，用V（x1，x2，…，xn，t）或者V（x，t）來表示李雅普諾夫函數。如果在李雅普諾夫函數中不含t，則用V（x1，x2，…，xn）或V（x）表示。在李雅普諾夫第二法中，V（x，t）和其對時間的導數V（x，t）=dV（x，t）／dt的符號特征，提供了判斷平衡狀態處的穩定性、漸近穩定性或不穩定性的準則，而不必直接求出方程的解。（這種方法既適用于線性系統，也適用于非線性系統。）
5.2.1關于漸近穩定性
可以證明：如果x為n維向量，且其純量函數V（x）正定，則滿足
V（x）=C
的狀態x處于n維狀態空間的封閉超曲面上，且至少處于原點附近，式中C是正常數。隨著|x|+∞，上述封閉曲面可擴展為整個狀態空間。如果C1
對于給定的系統，若可求得正定的純量函數V（x），并使其沿軌跡對時間的導數總為負值，則隨著時間的增加，V （x）將取越來越小的C值。隨著時間的進一步增長，最終V（x）變為0，而x也趨于0。這意味著，狀態空間的原點是漸近穩定的。主穩定性定理就是前述事實的普遍化，它給出了漸近穩定的充要條件。李雅普諾夫、皮爾希德斯基、巴巴辛、克拉索夫斯基制定的該定理如下。