線性系統理論(簡體書)
商品資訊
ISBN13:9787810738569
出版社:哈爾濱工程大學出版社
作者:陸軍
出版日:2007/08/01
裝訂/頁數:平裝/276頁
規格:23.5cm*16.8cm (高/寬)
版次:1
人民幣定價:24 元
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商品簡介
名人/編輯推薦
序
目次
書摘/試閱
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商品簡介
《線性系統理論》以線性系統為研究對象,對線性系統的時域理論作了全面的論述。主要內容包括系統的數學描述、系統的運動分析、系統的能控性,能現性及穩定性分析、系統的綜合等。《線性系統理論》是為研究生課程《線性系統理論》編寫的教材,內容豐富,理論嚴謹,《線性系統理論》深入淺出地闡述了線性系統的基礎理論、基本方法,并配有豐富的例題和習題,幫助讀者理解書申所闡述的內容。《線性系統理論》可作為控制專業、系統工程專業和電子類專業等相關專業的高年級本科生和研究生的教材,也可供相關專業科研工作者和工程技術人員學習和參考。
名人/編輯推薦
《線性系統理論》由哈爾濱工程大學出版社出版。
序
線性系統是系統和控制領域中的最基本研究對象,它伴隨著航空航天、過程控制、最優控制、通信、電路和系統等眾多學科的發展而日益成熟,已形成十分完整和成熟的線性系統理論。線性系統理論的概念、方法、原理和結論,對于系統和控制理論的許多分支,諸如最優控制、非線性控制、系統辨識、隨機控制、智能控制、信號檢測與估計等都具有重要的作用。國內外許多大學將線性系統理論列為系統和控制科學課程方面的一門最基礎課程。
線性系統理論方面的教材和專著已有很多,各有其特點。比較著名的有陳啟宗教授著的《線性系統理論與設計》和清華大學鄭大鐘教授編著的《線性系統理論》。
本書是作者在總結多年從事自動化專業研究生《線性系統理論》課程教學經驗及控制工程實踐的基礎上,參考了許多優秀教材編寫的。編寫中注重基本概念、基本原理的闡述,力求結構嚴謹、論述清楚、簡明易懂。各章習題可以幫助讀者理解和牢固地掌握書中給出的基本概念、方法和理論。
本書系統闡述了分析和綜合線性多變量系統的時域理論和方法。主要內容包括:線性系統的數學模型,重點介紹狀態空間模型,并論述了系統狀態空間描述和輸入輸出描述之間的關系;線性連續時間系統和線性離散時間系統的運動分析;系統的能控性和能觀測性,闡述了狀態空間描述在系統建模方面比輸入一輸出描述更全面;傳遞函數矩陣的狀態空間實現;系統運動的穩定性;線性系統的狀態反饋和狀態觀測,闡述了狀態反饋的基本方法和一些應用,包括狀態反饋解耦、鎮定問題、線性二次型最優控制、全維和降維狀態觀測器等、最后給出了狀態反饋倒立擺控制系統設計實例。
本書可供高年級本科生和研究生使用,也可供系統和控制領域科學工作者和工程技術人員學習和參考。本書讀者需了解《線性代數》和《自動控制原理》的相關內容。
本書由陸軍副教授、王曉陵教授主編,朱齊丹教授主審。史震教授審閱了全文,提出了許多寶貴意見。研究生李新飛、李鳳鈴、米文龍、張震宇承擔了書稿的計算機錄入的大量工作。最后,感謝哈爾濱工程大學研究生院對本書的出版給予的大力支持。
書中內容難免存在錯誤、遺漏和不妥之處,懇請讀者批評指正。
線性系統理論方面的教材和專著已有很多,各有其特點。比較著名的有陳啟宗教授著的《線性系統理論與設計》和清華大學鄭大鐘教授編著的《線性系統理論》。
本書是作者在總結多年從事自動化專業研究生《線性系統理論》課程教學經驗及控制工程實踐的基礎上,參考了許多優秀教材編寫的。編寫中注重基本概念、基本原理的闡述,力求結構嚴謹、論述清楚、簡明易懂。各章習題可以幫助讀者理解和牢固地掌握書中給出的基本概念、方法和理論。
本書系統闡述了分析和綜合線性多變量系統的時域理論和方法。主要內容包括:線性系統的數學模型,重點介紹狀態空間模型,并論述了系統狀態空間描述和輸入輸出描述之間的關系;線性連續時間系統和線性離散時間系統的運動分析;系統的能控性和能觀測性,闡述了狀態空間描述在系統建模方面比輸入一輸出描述更全面;傳遞函數矩陣的狀態空間實現;系統運動的穩定性;線性系統的狀態反饋和狀態觀測,闡述了狀態反饋的基本方法和一些應用,包括狀態反饋解耦、鎮定問題、線性二次型最優控制、全維和降維狀態觀測器等、最后給出了狀態反饋倒立擺控制系統設計實例。
本書可供高年級本科生和研究生使用,也可供系統和控制領域科學工作者和工程技術人員學習和參考。本書讀者需了解《線性代數》和《自動控制原理》的相關內容。
本書由陸軍副教授、王曉陵教授主編,朱齊丹教授主審。史震教授審閱了全文,提出了許多寶貴意見。研究生李新飛、李鳳鈴、米文龍、張震宇承擔了書稿的計算機錄入的大量工作。最后,感謝哈爾濱工程大學研究生院對本書的出版給予的大力支持。
書中內容難免存在錯誤、遺漏和不妥之處,懇請讀者批評指正。
目次
第1章 系統的數學描述
1.1 系統的輸入一輸出描述
1.2 線性系統的狀態空間描述
1.3 輸入一輸出描述到狀態空間描述的轉換
1.4 狀態方程的對角線規范形和約當規范形
1.5 線性系統在坐標變換下的特性
1.6 組合系統的狀態空間描述
習題
第2章 線性系統的運動分析
2.1 引言
2.2 線性定常系統的運動分析
2.3 線性定常系統的狀態轉移矩陣
2.4 線性時變系統的運動分析
2.5 線性連續系統的時間離散化
2.6 線性離散系統的運動分析
習題
第3章 線性系統的能控性和能觀測性
3.1 能控性和能觀狽u‘陸的定義
3.2 線性連續時間系統的能控性判據
3.3 線性連續時間系統的能觀測性判據
3.4 對偶性原理
3.5 線性離散時間系統的能控性和能觀測性
3.6 單輸入一單輸出系統的能控規范形和能觀測規范形
3.7 多輸入一多輸出系統的能控規范形和能觀測規范形
3.8 線性系統的結構分解
習題
第4章 傳遞函數矩陣的狀態空間實現
4.l實現和最小實現
4.2 傳遞函數向量的實現
4.3 傳遞函數矩陣的實現
習題
第5章 系統運動的穩定性
5.1 外部穩定性和內部穩定性
5.2 李亞普諾夫意義下運動穩定性的一些基本概念
5.3 李亞普諾夫第二方法的主要定理
5.4 李亞普諾夫函數的常用構造方法
5.5 線性系統的狀態運動穩定性判據
5.6 離散時間系統的狀態運動穩定性及其判據
習題
第6章 線性系統的狀態反饋和狀態觀測器
6.1 狀態反饋與輸出反饋
6.2 狀態反饋和輸出反饋對系統能控性和能觀測性的影響
6.3 單輸入系統的狀態反饋極點配置
6.4 多輸入系統的狀態反饋極點配置
6.5 狀態反饋對傳遞函數矩陣的影響
6.6 狀態不完全能控系統的極點配置問題
6.7 輸出反饋的極點配置
6.8 狀態反饋動態解耦
6.9 線性二次型最優控制
6.10 線性二次型最優控制系統設計實例——二級倒立擺最優控制系統的設計
6.11 線性系統的全維狀態觀測器
6.12 線性系統的降維狀態觀測器
6.13基于觀測器的狀態反饋系統的特性
習題
參考文獻
1.1 系統的輸入一輸出描述
1.2 線性系統的狀態空間描述
1.3 輸入一輸出描述到狀態空間描述的轉換
1.4 狀態方程的對角線規范形和約當規范形
1.5 線性系統在坐標變換下的特性
1.6 組合系統的狀態空間描述
習題
第2章 線性系統的運動分析
2.1 引言
2.2 線性定常系統的運動分析
2.3 線性定常系統的狀態轉移矩陣
2.4 線性時變系統的運動分析
2.5 線性連續系統的時間離散化
2.6 線性離散系統的運動分析
習題
第3章 線性系統的能控性和能觀測性
3.1 能控性和能觀狽u‘陸的定義
3.2 線性連續時間系統的能控性判據
3.3 線性連續時間系統的能觀測性判據
3.4 對偶性原理
3.5 線性離散時間系統的能控性和能觀測性
3.6 單輸入一單輸出系統的能控規范形和能觀測規范形
3.7 多輸入一多輸出系統的能控規范形和能觀測規范形
3.8 線性系統的結構分解
習題
第4章 傳遞函數矩陣的狀態空間實現
4.l實現和最小實現
4.2 傳遞函數向量的實現
4.3 傳遞函數矩陣的實現
習題
第5章 系統運動的穩定性
5.1 外部穩定性和內部穩定性
5.2 李亞普諾夫意義下運動穩定性的一些基本概念
5.3 李亞普諾夫第二方法的主要定理
5.4 李亞普諾夫函數的常用構造方法
5.5 線性系統的狀態運動穩定性判據
5.6 離散時間系統的狀態運動穩定性及其判據
習題
第6章 線性系統的狀態反饋和狀態觀測器
6.1 狀態反饋與輸出反饋
6.2 狀態反饋和輸出反饋對系統能控性和能觀測性的影響
6.3 單輸入系統的狀態反饋極點配置
6.4 多輸入系統的狀態反饋極點配置
6.5 狀態反饋對傳遞函數矩陣的影響
6.6 狀態不完全能控系統的極點配置問題
6.7 輸出反饋的極點配置
6.8 狀態反饋動態解耦
6.9 線性二次型最優控制
6.10 線性二次型最優控制系統設計實例——二級倒立擺最優控制系統的設計
6.11 線性系統的全維狀態觀測器
6.12 線性系統的降維狀態觀測器
6.13基于觀測器的狀態反饋系統的特性
習題
參考文獻
書摘/試閱
在系統的分析和綜合過程中,首要的一步是建立系統的數學描述,即建立系統中各變量之間的數學關系。系統的數學描述分為系統的輸入-輸出描述和狀態空間描述。輸入-輸出描述又稱為系統的外部描述,它是通過建立系統的輸入和輸出之間的數學關系,從而描述系統的特性。在經典線性系統控制理論中的傳遞函數和微分方程都屬于系統的外部描述。系統的狀態空間描述選用能夠完善描述系統行為的被稱為狀態的內部變量,通過建立狀態和系統的輸入以及輸出之間的數學關系,來描述系統的行為。系統的外部描述不是對系統的全部特性的描述,而狀態空間描述是對系統行為的完善描述。
我們將只有一個輸入和一個輸出的系統稱為單變量系統,用符號SISO表示;而將具有多個輸入和多個輸出的系統稱為多變量系統,用符號MMO表示。本書的研究對象從經典線性控制理論的單輸入-單輸出線性定常系統,推廣到多輸入一多輸出線性時變系統。本章首先論述系統的外部描述,繼而,著重討論系統的內部描述。
1.1系統的輸入-輸出描述
系統的輸入-輸出描述揭示了系統的輸入和輸出之間的某種數學關系。在推導這一描述時,假定系統的內部結構是完全未知的,把系統看作是一個“黑箱”,向該“黑箱”施加各種類型的輸入并測量出與之相應的輸出。從這些輸入-輸出數據可以確定出系統的輸入和輸出之間的數學關系。可見,系統的輸入-輸出描述是從系統的外在表現,來反映或確定系統內在的本質特性,因此又稱系統的輸入-輸出描述為系統的外部描述。常見的單輸入-單輸出系統的傳遞函數和微分方程都是系統的輸入-輸出描述形式。下面,對系統的輸入-輸出描述進行更一般和全面的描述。
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