具体描述
全书共五章。主要介绍了随机过程的基本概念和一些重要的随机过程，随机信号的谱分析方法，随机信号通过线性系统分析等。
点击链接进入新版：
随机信号分析与应用
《现代控制理论基础与实践》 内容概要： 本书旨在为读者构建一个全面、深入且实用的现代控制理论知识体系。它不仅涵盖了经典控制理论未能完全解决的复杂系统问题，更侧重于系统化、模型化和基于状态空间方法的现代控制工程方法。全书结构严谨，内容涵盖从基础的数学工具到前沿的先进控制策略，力求理论与工程实践紧密结合。 第一部分：系统基础与数学建模 本部分为后续高级理论学习奠定坚实的数学和系统基础。 第一章：线性动态系统的描述与分析 详细介绍了连续时间系统和离散时间系统的基本定义和数学模型，包括微分方程组和差分方程组的表示形式。重点讲解了状态空间表示法，如何将高阶微分方程转化为标准的一阶状态空间形式（$dot{mathbf{x}} = mathbf{Ax} + mathbf{Bu}$ 和 $mathbf{y} = mathbf{Cx} + mathbf{Du}$）。对线性系统的基本性质，如时不变性 (LTI) 和线性叠加原理进行了严格的数学定义。引入了矩阵分析的关键工具，如矩阵的指数函数、拉普拉斯/Z变换在系统分析中的应用，以及矩阵的相似变换理论，为后续的可控性、可观测性分析做准备。 第二章：线性系统的时域分析与响应 深入探讨了线性定常系统的时域性能。核心内容包括系统解（状态转移矩阵 $oldsymbol{Phi}(t)$ 或 $oldsymbol{Phi}(k)$）的求解方法及其物理意义。对系统的零输入响应和零状态响应进行了清晰的区分和推导。详细分析了标准测试输入（如单位冲激、单位阶跃、斜坡输入）下的系统瞬态响应和稳态响应特征。引入了时间常数、超调量、峰值时间、调节时间等关键性能指标，并结合实例演示了如何通过系统结构（如极点位置）来预测和评估这些性能。 第三章：线性系统的频域分析与稳定性 本章将视角从时域转向频域，是理解系统在不同频率输入下响应的关键。详细讨论了系统的频率响应函数（传递函数 $mathbf{G}(s)$ 或 $mathbf{G}(z)$）的性质。通过波德图、奈奎斯特图等工具，直观地分析系统的带宽、截止频率和增益特性。稳定性分析是本章的重中之重：严格论述了李雅普诺夫（Lyapunov）第一法（特征值判据）在LTI系统中的应用，并引入了奈奎斯特稳定性判据，强调了相角裕度和增益裕度在实际系统设计中的重要性。 第二章、第三章的重点不在于随机过程，而是基于确定性信号输入对系统动态特性的严格数学分析。 第二部分：现代控制理论核心方法 本部分是现代控制理论的基石，完全基于状态空间描述。 第四章：能控性与能观测性 这是现代控制理论区别于经典控制理论的核心特征。系统地介绍了能控性（Controllability）和能观测性（Observability）的严格数学定义。详细推导并应用了卡尔曼（Kalman）能控性矩阵和能观测性矩阵的秩判据。讨论了可控标准型、可观标准型的构造，并阐述了如何利用这些变换来简化系统分析，以及如何通过状态反馈来实现系统极点的任意配置（极点配置的可行性判据）。 第五章：状态反馈与极点配置 系统地介绍了利用全状态反馈（$mathbf{u} = -mathbf{Kx} + mathbf{r}$）来重构系统的设计方法。重点讲解了Ackermann公式（基于最小多项式）和公式法（基于标准型）实现极点配置的具体步骤。讨论了输入/输出线性化的初步概念，以及在状态反馈设计中如何处理系统非能控子空间和非能观测子空间的约束。 第六章：状态观测器设计 当所有状态变量无法直接测量时，观测器是必需的。本章详细介绍了Luenberger 观测器的设计原理，包括全阶观测器和简化观测器。推导了观测器误差系统的动态特性，并强调了观测器极点（反馈增益 $mathbf{L}$）的配置应独立于控制器极点（反馈增益 $mathbf{K}$），前提是系统必须是能观测的。 第七章：最优控制：LQR 问题 引入了现代控制理论中处理性能指标优化的方法。详细阐述了线性二次型调节器 (LQR) 的数学框架，即在最小化二次型性能指标函数（包含状态误差和控制输入加权）的约束下，求出最优的恒定状态反馈增益 $mathbf{K}$。核心是通过求解代数黎卡提方程 (ARE) 来获得最优反馈增益。讨论了权重矩阵 $mathbf{Q}$ 和 $mathbf{R}$ 对控制性能和能耗的权衡影响。 第三部分：先进控制与系统拓展 本部分将理论扩展到更复杂的工程实际。 第八章：反馈系统的补偿器设计 结合前述的极点配置和观测器设计，本章重点讲解了如何集成状态反馈和状态观测器，形成完整的闭环控制系统（分离原理）。详细介绍了PID 控制器在状态空间框架下的等效实现。进一步讨论了如何设计前馈补偿器以提高对已知外部扰动的抑制能力。 第九章：离散时间系统控制 针对计算机控制系统（数字控制），本章将前面所有理论（能控性、观测性、极点配置、LQR）迁移到离散时间域。详细分析了Z变换在离散系统分析中的应用，并着重讲解了离散时间代数黎卡提方程 (DARE) 的求解和离散时间系统的稳定性判据（单位圆判据）。 第十章：鲁棒性与非线性基础 对系统的鲁棒性进行了初步探讨，引入了奇异值分解在分析反馈系统对参数微小变化敏感度的作用。简要介绍了描述函数法和李雅普诺夫稳定性理论在非线性系统分析中的基础概念，为读者进入更深层次的非线性控制领域（如滑模控制、自适应控制等）提供必要的理论铺垫。 本书的特点： 强调状态空间方法： 从头至尾采用状态空间描述，突出反馈、观测与最优化的统一性。 工程导向： 每一理论推导后都紧跟具体的工程设计步骤和案例分析，如极点配置的步骤、LQR权值选择的指导。 数学严谨性： 理论推导基于线性代数和微分方程，保证了方法的可靠性。 适用对象： 本书适合控制工程、电气工程、机械工程、航空航天工程等专业的本科高年级学生、研究生，以及需要系统学习现代控制理论以应用于实际工程项目的工程师。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 onlinetoolsland.com All Rights Reserved. 本本书屋 版权所有