信号、系统与控制理论 下

下册 457

第8章 系统的校正与设计 457

章节知识框架 457

教学目的与要求 457

导入案例 458

8.1系统校正与设计概述 458

8.1.1系统校正与设计的基本步骤 458

8.1.2系统校正与设计的性能指标 459

8.1.3系统校正的方式、方法和控制规律 460

8.2常用校正装置及其特性 463

8.2.1无源校正装置 463

8.2.2有源校正装置 467

8.3串联校正装置的频域设计 468

8.3.1超前校正的设计 469

8.3.2滞后校正的设计 470

8.3.3滞后一超前校正的设计 472

8.4反馈校正 474

8.4.1反馈校正的主要作用 474

8.4.2反馈校正设计举例 477

8.5复合校正 478

8.5.1按输入补偿的复合校正 479

8.5.2按干扰补偿的复合校正 481

8.6根轨迹法在系统校正中的应用 482

8.6.1用根轨迹法设计超前校正 482

8.6.2用根轨迹法设计滞后校正 484

8.7 MATLAB在系统校正设计中的应用 487

8.7.1 MATLAB概述 487

8.7.2 MATLAB相关函数介绍 487

8.7.3 MATLAB在根轨迹校正设计中的应用 489

8.7.4 MATLAB在频率响应校正设计中的应用 492

本章小结 496

习题8 498

第9章 非线性控制系统的分析 500

章节知识框架 500

教学目的与要求 500

导入案例 501

9.1典型非线性特性及其对系统性能的影响 501

9.2非线性控制系统的分析方法 504

9.2.1相平面法 505

9.2.2非线性控制系统的相平面分析 512

9.2.3描述函数法 517

9.2.4用描述函数法分析非线性系统 523

本章小结 528

习题9 530

下篇 现代分析方法 534

第10章 状态空间分析法 534

章节知识框架 534

教学目的与要求 535

导入案例 535

10.1系统的状态空间描述 535

10.1.1系统的状态空间表达式 535

10.1.2状态空间表达式的建立 538

10.2系统状态方程的求解 553

10.2.1连续时间系统状态方程的求解 553

10.2.2离散时间系统状态方程的求解 563

10.2.3线性连续时间系统的离散化 567

10.2.4基于MATLAB环境下的控制系统仿真 569

10.3线性控制系统的能控性和能观性 571

10.3.1能控性及其判定 571

10.3.2能观性及其判定 575

10.3.3能控性与能观性的对偶关系 578

10.3.4能控标准型与能观标准型 579

10.3.5线性系统的结构分解 585

10.3.6能控性和能观性与传递函数矩阵之间的关系 594

10.3.7传递函数矩阵的实现 596

10.3.8 MATLAB环境下的能控性与能观性分析 604

10.4稳定性与李亚普诺夫方法 605

10.4.1李亚普诺夫稳定性定义 606

10.4.2李亚普诺夫第一法 609

10.4.3李亚普诺夫第二法 611

10.4.4线性系统李亚普诺夫稳定性分析 617

10.4.5非线性系统李亚普诺夫稳定性分析 621

10.5线性定常系统的综合 629

10.5.1反馈控制系统的基本结构及其特性 629

10.5.2闭环系统的极点配置 631

10.5.3状态观测器及其实现 646

10.5.4带观测器的状态反馈系统 656

本章小结 660

习题10 661

第11章 最优控制 668

章节知识框架 668

教学目的与要求 668

导入案例 668

11.1概述 669

11.2最优控制的变分法 670

11.2.1泛函的定义 670

11.2.2泛函极值的定义 670

11.2.3泛函的变分 671

11.2.4泛函的极值 671

11.2.5端点固定时的Euler方程 671

11.2.6矢量情况 673

11.2.7连续系统最优控制 673

11.3有约束最优控制的极小值原理 674

11.4动态规划 676

11.5线性二次型最优控制 679

11.5.1有限时间状态调节器问题 679

11.5.2无限时间输出调节器问题 680

11.5.3线性定常调节器问题 681

11.6应用MATLAB解线性二次型最优控制问题 682

本章小结 686

习题11 687

8～11章部分习题参考答案 688

参考文献 694