自动控制原理（下册）

　　本书是工科大学“自动控制原理”课程的教科书。在处理传统控制理论与状态空间控制理论的关系上，本书既不把二者截然分割，又不勉强结合，而是采取“数学描述统一，工程研究分开”的方法。在状态空间控制理论的陈述方法上，本书努力避免单调繁冗的数学论证模式，而尽量联系工程实际。这些特点使本书既保持应有的理论水平，又适合于实际教学使用。下册主要叙述状态空间控制理论和最优控制。共有6章，内容为：线性系统的结构分析；线性定常系统的综合；采样控制系统；李亚普诺夫方法分析控制系统稳定性；非线性控制系统；最优控制。每章后有小结和习题。本书可作为工科大学电类专业和其他专业本科生的教科书，也可作为科技和工程人员的参考书。

　　李焯然，祖籍广东番禹，生于香港，新加坡公民。香港大学中文系一级荣誉文学士、哲学硕士，澳洲国立大学哲学博士。1985年开始在新加坡国立大学中文系任教，曾担任文学暨社会科学院助理院长，中文系代主任，汉学研究中心主任等职，现为中文系系主任。专门研究中国思想史、明代史、东亚儒学、华人文化与民俗。出版专著有《明史散论》、《明成祖史论》、《儒学传统与思想变迁》、《山西票号史料：书简篇》等，并担任新加坡国立大学《汉学论丛》、《东南亚华人研究丛书》主编。

     目录
   第七章 线性系统的结构分析。
    7.1引言
    7.2特征值规范型
    7.2.1对角线规范型
    7.2.2特征向量和状态运动的模态
    7.2.3模态规范型
    7.2.4约当规范型
    7.2.5由可控或可观规范型化特征值规范型
    7.3状态可控性
    7.3.1状态可控性的实例
    7.3.2状态可控性定义
    7.3.3状态可控性的模态判据
    7.3.4状态可控性的代数判据
    7.4状态可观性和对偶原理
    7.4.1状态可观性的实例
    7.4.2状态可观性定义
    7.4.3状态可观性的模态判据
    7.4.4对偶原理
    7.4.5对偶原理的直接应用
    7.5系统的结构分解
    7.6状态可控性可观性与传递函数矩阵
    7.6.1单输入量单输出量系统的零极相消
    7.6.2多输入量多输出量系统的零极相消
    7.6.3状态可控性和可观性的频域判据
    7.6.4输出可控性
    7.7可控规范型和可观规范型
    7.7.1单输入量系统的可控规范型
    7.7.2用矩阵行列初等变换方法求可控规范型
    7.7.3单输出量系统的可观规范型
    7.7.4多变量系统的可控规范型
    7.7.5多变量系统的可观规范型
    7.8反馈控制对可控性和可观性的影响
    7.8.1输出反馈和状态反馈
    7.8.2反馈控制对可控性和可观性的影响
    7.8.3化完全可控的多输入量系统为对单输入量完全可控
    7.9传递函数矩阵的实现
    7.9.1实现和最小实现
    7.9.2标量传递函数的实现
    7.9.3传递函数矩阵的实现
    7.9.4直接寻找最小实现的方法
    7.10 小结
    习题
   第八章 线性定常系统的综合
    8.1闭环系统的极点配置
    8.1.1单输入量系统的极点配置
    8.1.2多输入量系统极点配置的一种方法
    8.1.3闭环极点配置定理及其讨论
    8.1.4镇定问题
    8.1.5输入变换矩阵和静态特性
    8.2解耦问题
    8.2.1可解耦性
    8.2.2用逆系统方法实现闭环解耦控制
    8.2.3解耦阶常数的性质
    8.2.4积分型解耦系统的特点
    8.2.5闭环a阶极点配置
    8.2.6解耦系统的零点
    8.3状态重构问题
    8.3.1全维观测器
    8.3.2系统引入观测器后的频域性质
    8.3.3降维观测器
    8.4带有观测器的反馈控制系统
    8.4.1闭环系统结构及其极点分离性
    8.4.2闭环传递函数矩阵的零极相消
    8.4.3重构状态反馈和一种带补偿器输出反馈间的等价性
    8.5有外扰时控制系统的综合
    8.5.1调节器问题的提法
    8.5.2闭环系统实现静态无差的判据
    8.5.3外扰状态可直接测量时的综合方法
    8.5.4外扰状态观测器和内模原理
    8.6鲁棒调节器
    8.6.1常值扰动下的鲁棒调节器
    8.6.2鲁棒调节器的频域性质
    8.6.3鲁棒调节器的构造
    8.7小结
    习题
   第九章 采样控制系统
    9.1引言
    9.2采样过程和采样定理
    9.3保持器
    9.4Z变换
    9.4.1线性常系数差分方程
    9.4.2Z变换
    9.5脉冲传递函数
    9.5.1脉冲传递函数
    9.5.2串联环节的脉冲传递函数
    9.5.3闭环系统的脉冲传递函数
    9.6采样系统的稳定性
    9.6.1s平面与z平面的映射关系
    9.6.2采样系统稳定的充分必要条件
    9.6.3参数对稳定性的影响
    9.7采样系统的动态特性分析
    9.7.1闭环极点和零点与脉冲响应的关系
    9.7.2采样系统的静态误差
    9.8采样系统的数字校正
    9.9离散系统的状态空间描述
    9.9.1化标量差分方程为离散状态方程
    9.9.2化脉冲传递函数为离散状态方程
    9.9.3线性连续系统状态方程的离散化
    9.10离散系统的可控性和可观测性问题
    9.10.1离散系统的可控性和可观测性判据
    9.10.2连续时间系统离散化后保持可控性和可观测性条件
    9.11小结
    习题
   第十章 李亚普诺夫方法分析控制系统稳定性
    10.1李亚普诺夫稳定性
    10.1.1运动稳定性和平衡状态
    10.1.2李亚普诺夫稳定性定义
    10.1.3二次型函数的定号性和Sylvester（赛尔维斯特）定理
    10.2李亚普诺夫稳定性基本定理
    10.2.1李亚普诺夫第一方法
    10.2.2李亚普诺夫稳定性基本定理
    10.2.3判断稳定和不稳定的定理
    10.2.4渐近稳定的附加条件
    10.3李亚普诺夫方法在线性定常系统中的应用
    10.3.1用李亚普诺夫第二方法判定线性定常系统的渐近稳定性
    10.3.2系统响应的快速性指标
    10.3.3参数的最优化设计
    10.3.4状态反馈的设计
    10.4构造李亚普诺夫函数的一些方法
    10.4.1克拉索夫斯基方法
    10.4.2变量梯度法
    10.5小结
    习题
   第十一章 非线性控制系统
    11.1引言
    11.2相平面法的概念
    11.2.1相平面、相轨迹和相平面图
    11.2.2相轨迹的性质
    11.3相平面图的绘制方法
    11.3.1解析法
    11.3.2等倾线法
    11.3.3圆弧近似法
    11.4.相平面图的分析
    11.4.1由相平面图求系统运动的时间函数
    11.4.2奇点和极限环
    11.4.3线性系统的相平面分析
    11.4.4非线性控制系统的相平面分析
    11.5非线性特性的描述函数
    11.5.1描述函数法的基本概念
    11.5.2描述函数的计算
    11.6 非线性系统的描述函数分析
    11.6.1乃奎斯特图上的稳定性分析
    11.6.2在对数频率特性曲线上的稳定性分析
    11.7Popov（波波夫）法
    11.7.1波波夫定理
    11.7.2线性部件在原点具有一个极点的情况
    11.7.3极点移动法
    11.8改善非线性系统性能的措施
    11.8.1对线性部分进行校正
    11.8.2改变非线性特性
    11.9利用非线性特性改善控制系统性能
    11.9.1非线性阻尼校正
    11.9.2非线性滞后校正
    11.9.3非线性积分器
    11.9.4非线性相角超前校正
    11.10小结
    习题
   第十二章 最优控制
    12.1最优控制的数学描述
    12.2向量、矩阵导数
    12.3函数极值、参数最优化问题
    12.4变分法及其在最优控制中的应用
    12.4.1变分法的基本概念
    12.4.2Euler（欧拉）方程与横截条件
    12.4.3变分法在最优控制中的应用
    12.5极大值原理
    12.5.1自由末端的极大值原理
    12.5.2极大值原理的几种具体形式
    12.6时间最优控制
    12.6.1Bang－Bang控制原理
    12.6.2二阶积分系统的时间最优控制
    12.6.3简谐振荡型受控系统的最速控制
    12.7动态规划
    12.7.1多级决策过程与最优性原理
    12.7.2线性离散系统二次型性能指标的最优控制
    12.7.3连续动态规划——哈密顿－雅可比方程
    12.8线性系统二次型性能指标的最优控制
    12.8.1二次型性能指标
    12.8.2有限时间状态调节器问题
    12.8.3定常状态调节器
    12.8.4最优反馈系统的稳定性
    12.9最优调节器问题的推广
    12.9.1输出调节器问题
    12.9.2非零给定点调节器问题
    12.9.3 PI调节器
    12.9.4最优跟踪问题
    习题