該書是針對理工科高年級學生編寫的控制系統(tǒng)基礎理論教科書。該書詳細論述了控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析的基本方法及狀態(tài)空間綜合的基本理論與方法。包括狀態(tài)空間模型的建立,狀態(tài)方程的求解,線性控制系統(tǒng)的能控性和能觀測性及狀態(tài)反饋與狀態(tài)觀測器設計,控制系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析等基本內(nèi)容。另外,為了加強實踐環(huán)節(jié)的教學,最后一章是MATLAB仿真方法和模擬實驗內(nèi)容,以及倒立擺的實時控制實驗,從倒立擺的建模、MATLAB仿真及實時控制等方面構建了一個完整的實驗環(huán)節(jié)。這些精心設計的實驗有力地配合了教材的理論學習,有效地彌補了近年來教學實驗環(huán)節(jié)的不足,大大提高了教學效果。
該書編寫的另一特色是實現(xiàn)了習題解答、學習輔導與科教書的三者合一,引導學生省時省力地學習,對考研的同學有重要幫助。
《現(xiàn)代控制理論基礎(第3版)》適合于高年級本科生、研究生、工程技術人員及計算機開發(fā)人員使用。
本書介紹了控制系統(tǒng)狀態(tài)空間法的理論體系,以狀態(tài)空間表達式作為數(shù)學模型,以狀態(tài)的能控性、能觀測性為出發(fā)點,構建了系統(tǒng)的分析方法和系統(tǒng)綜合的理論,適合用作高等院校理工科高年級控制系統(tǒng)課程的教科書。本教材清晰易懂,內(nèi)容精煉,理論闡述深入淺出,突出物理概念,結合工程實踐,便于應用,適合于高年級本科生、研究生、工程技術人員及計算機開發(fā)人員使用。
全書內(nèi)容共分6章:
第1章詳細介紹了狀態(tài)空間法的基本概念和狀態(tài)空間表達式模型的建立方法,詳述了系統(tǒng)各種模型(傳遞函數(shù)、微分方程式、結構圖等)之間相互轉換方法。
第2章研究了狀態(tài)方程的求解問題,重點介紹了狀態(tài)轉移矩陣的概念及其常見的求解方法。
第3章介紹了能控性和能觀測性的重要概念,詳述了判斷系統(tǒng)能控性和能觀測性的常用方法,系統(tǒng)的結構分解及最小實現(xiàn)概念與求解方法。
第4章介紹了控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間綜合理論,包括狀態(tài)反饋、極點配置以及狀態(tài)解耦的問題,并討論了狀態(tài)觀測器的設計方法。
第5章介紹了控制系統(tǒng)李雅普諾夫穩(wěn)定性理論的基本概念和理論意義,討論了李雅普諾夫第二方法在控制系統(tǒng)中的應用。
第6章編寫了以國際控制界最流行的MATLAB仿真和實驗室模擬仿真為手段的技能性訓練內(nèi)容,這一章配合全書所講理論,在計算工具和設計方法上提供了方便而實用的手段。實驗內(nèi)容均通過精心的設計和篩選,精煉且實用,鍛煉學生的操作技能,真正指導學生學以致用。最后,以倒立擺為被控對象,構建了一個完整的實時控制綜合實驗。從倒立擺的建模、MATLAB仿真研究及對倒立擺進行實時的控制。這些精心設計的實驗有力地配合了教材的理論學習,有效地彌補了教學實驗環(huán)節(jié)的不足,也彌補了近年來教學實踐中存在的薄弱環(huán)節(jié),大大提高了教學效果。
在這一版中,主要對全書矩陣形式進行了規(guī)范修訂,并增加了部分習題。
本書的編寫仍然突出了我們系列教材的三個特色:一是適應當代教學的要求,在內(nèi)容選擇上精煉,理論闡述深入淺出,編入了國際上流行的MATLAB仿真方法,將經(jīng)典理論與現(xiàn)代技術結合起來,使課程更符合國內(nèi)外自動化發(fā)展的趨勢;二是便于學生自學,對于理論性較強的部分,作了詳細的闡述和論證,使學生易于讀懂,從而節(jié)省課堂學時;三是書中各章均配有學習指導和例題精解,以指導學生提高解題能力,靈活掌握所學內(nèi)容。實現(xiàn)了例題精解、學習指導與教科書三者合一的編寫特色,其中內(nèi)容和例題的精選均具有較強的代表性,特別適合考試、考研的學生復習,學生不必查閱大量的參考書和試題集,節(jié)省了大量時間和精力。
因編寫水平有限,書中難免有不足之處,懇請讀者批評指正。