现代控制理论及其MATLAB实践

出版者:浙江大学

作者:方水良

页数:123

出版时间:2005-6

价格:13.50元

装帧:平装

isbn号码:9787308042291

具体描述

本课程主要讲授对象为控制专业的本科生以及非控制专业类研究生，课时30～40小时，特别适合近年来由于研究生学历从两年半缩短为两年后各课程的课时普遍减少的现状。教材主要内容包括一般概念下的现代控制理论，如系统状态空间法；动态方程的建立及其求解；系统能控性、能观性和稳定性分析；最优控制问题及其基本求解方法等。本课程还介绍一种功能强大的计算机辅助控制系统分析设计工程软件包——MATLAB，并将其应用于现代控制系统的分析和设计。

通过本课程的学习，使学生能够初步掌握现代控制理论的基本知识及其分析方法，同时能初步掌握MATLAB工具包，并将其应用于控制系统的分析与综合，提高学生的系统分析和综合能力。

用户评价

作为一名在嵌入式控制领域摸爬滚打了几年的人，我深知理论与实践之间的鸿沟有多大。市面上很多理论书籍晦涩难懂，而实践手册又往往缺乏理论基础的支撑，导致做出来的系统像“黑箱”一样，一旦出问题就束手无策。这本书恰好弥补了这种空白。它在介绍LQR最优控制设计时，不仅详细推导了代数黎卡提方程（ARE）的求解过程，更重要的是，它随后紧跟着介绍了如何在MATLAB/Simulink环境下利用`care`或`lqr`函数进行快速配置和仿真验证。这种无缝对接的模式，对我们这些需要快速原型开发的人来说简直是福音。我特别欣赏作者在处理非线性系统部分时的审慎态度，没有过度夸大简化模型的效果，而是诚恳地指出了局部分析（如泰勒展开线性化）的局限性，并引导读者去探索更高级的鲁棒控制思想。阅读这本书的过程，更像是在和一位经验丰富的导师进行一对一的交流，总能在关键的技术节点上得到明确的指导和深入的见解。

我必须坦诚，一开始我对于一本声称涵盖“现代控制理论”的书籍抱持着一种审慎的怀疑态度，因为这个领域知识点繁多，想做到面面俱到且深入浅出非常困难。然而，这本书在内容的广度上确实给我带来了惊喜。它不仅详尽论述了经典的状态空间表示法、极点配置，甚至还涉及到了更前沿的卡尔曼滤波及其在状态估计中的应用。最让我印象深刻的是关于估计器设计的部分，作者清晰地阐述了为何在存在噪声的情况下，开环观测器不足以保证最优估计，从而引出卡尔曼滤波的必要性。他对滤波增益矩阵的推导过程处理得非常精妙，先从最小化均方误差的角度进行定义，然后逐步引入协方差矩阵的演变规律，使得原本复杂的随机过程理论变得触手可及。对于希望从经典PID控制过渡到现代基于状态反馈的系统的工程师来说，这本书无疑提供了一张非常清晰的路线图，它让你明白，我们所做的一切优化，最终都是为了实现对系统内部状态的精确掌控。

这本书的排版和图表质量简直是一流水准，这对于理工科书籍来说至关重要。很多理论书的插图往往是低分辨率的截图，或者示意图模糊不清，让人在理解系统结构时产生偏差。而这里，无论是传递函数矩阵的模块图，还是控制系统闭环的信号流图，都绘制得线条清晰、标记准确。特别是当作者讲解如何利用MATLAB进行仿真时，那些示波器截图和响应曲线，颜色区分明确，数据标注详尽，使得读者可以完全复现书中的每一个实验结果。我尝试着自己用M文件编写了一个关于系统辨识的例子，并对照书中的流程进行操作，整个过程无比顺畅。这种对细节的关注，体现了编著者对读者学习体验的尊重。它不仅仅是知识的载体，更是一份高质量的学习工具包，让枯燥的数学推导过程变得可视化、可验证。

这本书的封面设计得非常专业，那种深蓝与白色的经典搭配，一下子就给人一种严谨、深入的感觉。我是在一个课程的推荐书单里看到它的，当时正头疼于如何将教科书上那些抽象的微分方程和状态空间模型真正应用到实际的工程问题中去。拿到手翻了几页，立刻被那种系统性的讲解思路吸引住了。它不是那种堆砌公式的教材，而是非常注重“为什么”和“怎么做”。比如，在讲解李雅普诺夫稳定性理论时，作者并没有直接跳到复杂的矩阵运算，而是先用非常直观的物理系统比喻来阐释能量函数在判断系统稳定性中的核心作用，这种由浅入深的铺垫，极大地降低了初学者的理解门槛。更让我惊喜的是，它对经典控制理论（如根轨迹、波德图分析）的复习部分处理得恰到好处——既没有冗长拖沓，又能迅速帮助读者建立起现代控制理论的思维框架。特别是关于线性系统的可控性和可观性的讨论，作者通过构造具体的例子，清晰地展示了这两个概念在系统设计中的决定性地位。总而言之，这本书的结构安排体现了深厚的教学功底，是一本能让人真正“读进去”的专业书籍。

这本书的语言风格非常务实，没有过多的学术腔调或故弄玄虚的表达。它直奔主题，强调的是工程可行性和计算效率。我尤其欣赏它对不同控制策略的比较分析，比如，在解决跟踪问题时，它会客观地列出基于状态反馈的纯极点配置方法的局限性（例如需要精确模型），然后引出前馈控制和复合控制的优势。这种辩证的思维方式，帮助我避免了在实际项目中盲目套用单一理论模型的陷阱。它教会我的不仅是如何运用某个工具，更是如何根据实际的约束条件（如传感器精度、执行器带宽）来选择最合适的理论武器。阅读完这本书，我感觉自己对“控制工程”的理解上了一个台阶，不再仅仅停留在设计一个控制器，而是开始思考整个控制架构的健壮性和实时性。对于那些渴望将理论知识转化为实际生产力的人来说，这本书的价值是不可估量的。