現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)（第2版）（全國(guó)普通高校自動(dòng)化類專業(yè)規(guī)劃教材）簡(jiǎn)介，目錄書摘
《現(xiàn)代控制理論》課程是高校自動(dòng)化及相關(guān)專業(yè)的必修課程之一；其中基于狀態(tài)空間理論的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)分析與綜合，也是國(guó)際眾多名校自動(dòng)化、電氣等學(xué)科知識(shí)體系的重要組成部分。
作者簡(jiǎn)介：
石海彬，男，副教授，碩士生導(dǎo)師，生于1971年；2001年7月畢業(yè)于東北大學(xué)信息學(xué)院，獲博士學(xué)位，專業(yè)為控制理論與控制工程；2001年至2003年在東南大學(xué)從事博士后研究；2003年6月起為東北大學(xué)信息學(xué)院教師，期間，2010年8月至2011年8月為美國(guó)伊利諾伊大學(xué)（University of Illinois at Urbana-Champaign）訪問學(xué)者；講授本科課程《現(xiàn)代控制理論》《現(xiàn)代魯棒控制概論》；負(fù)責(zé)中國(guó)博士后科學(xué)基金和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)等項(xiàng)目，發(fā)表SCI/EI/ISTP檢索論文30余篇。
在第一版教材的使用過程中，經(jīng)過師生進(jìn)一步的問答交流和學(xué)生們理論聯(lián)系實(shí)際的科技實(shí)踐活動(dòng)，又有一些新觀點(diǎn)、新理念和新誤區(qū)被陸續(xù)提出、充分討論和細(xì)致論證。再版教材能夠讓這些新知識(shí)面向更為廣泛的受眾，使之接受大家的檢驗(yàn)，進(jìn)而啟發(fā)更多的學(xué)生思考、評(píng)判并提出改進(jìn)意見。
這次再版，把第一版兩年使用過程中上述新觀點(diǎn)、新理念、新誤區(qū)和新結(jié)論寫入其中。與第一版相比，在指導(dǎo)思想上，一脈相承；在內(nèi)容安排上，是繼承和創(chuàng)新的有機(jī)融合；在文字表述上也進(jìn)行了局部的改進(jìn)或修正。
本書立足于時(shí)間域的狀態(tài)空間理論，系統(tǒng)地介紹了線性控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)理論。強(qiáng)調(diào)融入多年來教學(xué)過程中師生的共同思考，在一些概念、思想、表述、方法上避免簡(jiǎn)單傳抄、人云亦云，而是深刻剖析精神實(shí)質(zhì)，并用簡(jiǎn)練通俗的語(yǔ)言分層表述，指出了以往教材不曾強(qiáng)調(diào)的一些常見誤區(qū)，并加以更正。
第1章講述控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型
① 結(jié)合基礎(chǔ)的傳遞函數(shù)和高階微分方程描述，首次明確了狀態(tài)變量的數(shù)學(xué)和物理本質(zhì)。
② 在串聯(lián)分解和并聯(lián)分解中補(bǔ)充了共軛復(fù)根以及共軛復(fù)根疊加重根的情況。相對(duì)于以往教材，這部分內(nèi)容更為完整。
第2章講述控制系統(tǒng)的狀態(tài)響應(yīng)
① 考慮工科學(xué)生的特點(diǎn)，簡(jiǎn)化推導(dǎo)，避免以往教材過于數(shù)學(xué)化的處理方式。
② 指出了矩陣指數(shù)有限項(xiàng)多項(xiàng)式展開中系數(shù)未必線性無關(guān)。
③ 指出了初態(tài)響應(yīng)和輸入響應(yīng)的內(nèi)在聯(lián)系。
④ 結(jié)合實(shí)例指出虛軸極點(diǎn)導(dǎo)致等幅振蕩這一誤區(qū)。
⑤ 強(qiáng)調(diào)了系統(tǒng)初始時(shí)刻的相對(duì)性，為能控能觀、穩(wěn)定性等后續(xù)概念打好基礎(chǔ)。
第3章講述控制系統(tǒng)的能控性和能觀測(cè)性
① 以全新的視角剖析了能控能觀測(cè)的時(shí)間、空間特性。
② 強(qiáng)調(diào)了以往教材絕少提及的能觀測(cè)概念的時(shí)間順序問題，并作為單獨(dú)一節(jié)，從而使能觀測(cè)性概念真正和應(yīng)用聯(lián)系起來。
③ 強(qiáng)調(diào)了能控能觀測(cè)主要是針對(duì)系統(tǒng)外部信號(hào)，針對(duì)的是擴(kuò)張系統(tǒng)和擴(kuò)張狀態(tài)。這樣就打消了學(xué)生由于實(shí)際被控對(duì)象能控能觀測(cè)而產(chǎn)生的能控能觀無用論。
第4章講述自治系統(tǒng)的穩(wěn)定性理論
① 以全新的視角剖析了穩(wěn)定性的時(shí)間、空間特性。
② 強(qiáng)調(diào)了Lyapunov穩(wěn)定、漸近穩(wěn)定和不發(fā)散的關(guān)系，指出Lyapunov穩(wěn)定等價(jià)于不發(fā)散這一誤區(qū)。
③ 給出了Lyapunov第二方法的簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)本質(zhì)，在此過程中指出了關(guān)于吸引域的一個(gè)常見誤區(qū)。
第5章講述線性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論
① 以全新的視角剖補(bǔ)充了靜態(tài)輸出反饋和動(dòng)態(tài)輸出反饋的概念、功能、設(shè)計(jì)特點(diǎn)，拉近劉能和應(yīng)用的距離。
② 給出了狀態(tài)觀測(cè)器的一般概念，使學(xué)生做到透徹理解，并從概念上指出了狀態(tài)觀測(cè)器系統(tǒng)輸出方程的一個(gè)常見誤區(qū)。
本書結(jié)構(gòu)清晰、層次分明，注重基本概念、基本思想和基本方法，可作為高等院校自動(dòng)控制及相關(guān)專業(yè)本科高年級(jí)學(xué)生和研究生的教材或參考書。
第0章緒論
0.1系統(tǒng)與自動(dòng)控制
0.2控制理論的發(fā)展歷程
0.3本書的內(nèi)容安排
第1章控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
1.1系統(tǒng)描述中的基本概念
1.2狀態(tài)空間描述的基本概念
1.3線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)矩陣
1.4狀態(tài)空間表達(dá)式的建立
1.4.1由高階微分方程建立狀態(tài)空間表達(dá)式
1.4.2由傳遞函數(shù)建立狀態(tài)空間表達(dá)式
1.4.3機(jī)理建模
1.5組合系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
1.6狀態(tài)向量的可逆變換
本章小結(jié)
習(xí)題1
第2章線性控制系統(tǒng)的狀態(tài)響應(yīng)
2.1狀態(tài)響應(yīng)概述
2.2定常自治系統(tǒng)的狀態(tài)響應(yīng)
2.3矩陣指數(shù)的計(jì)算
2.4時(shí)變自治系統(tǒng)的狀態(tài)響應(yīng)
2.5線性自治系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣
2.6線性控制系統(tǒng)的狀態(tài)響應(yīng)
本章小結(jié)
習(xí)題2
第3章線性控制系統(tǒng)的能控性和能觀測(cè)性
3.1能控性和能觀測(cè)性概述
3.2能控性的一般概念
3.3時(shí)變控制系統(tǒng)的能控性
3.4定常控制系統(tǒng)的能控性
3.5能觀測(cè)性的一般概念
3.6時(shí)變控制系統(tǒng)的能觀測(cè)性和對(duì)偶原理
3.7定?？刂葡到y(tǒng)的能觀測(cè)性
3.8能觀測(cè)性的時(shí)間順序
3.9能控標(biāo)準(zhǔn)型和能觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)型
3.10傳遞函數(shù)矩陣與能控能觀測(cè)
3.11線性定?？刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)分解
本章小結(jié)
習(xí)題3
第4章系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性
4.1外部穩(wěn)定性和內(nèi)部穩(wěn)定性
4.1.1外部穩(wěn)定性
4.1.2內(nèi)部穩(wěn)定性
4.1.3外部穩(wěn)定性和內(nèi)部穩(wěn)定性的關(guān)系
4.2Lyapunov穩(wěn)定性理論的基本概念
4.3Lyapunov第二方法：直接方法
4.3.1定常非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性
4.3.2時(shí)變非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性
4.3.3解讀第二方法
4.3.4Krasovskii定理
4.4線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性
4.5Lyapunov第一方法：間接方法
4.6Lyapunov方程的擴(kuò)展應(yīng)用：衰減上界和吸引區(qū)的估計(jì)
4.6.1漸近穩(wěn)定系統(tǒng)衰減率的估計(jì)
4.6.2吸引區(qū)的估計(jì)
4.7穩(wěn)定性概念的擴(kuò)展：指數(shù)穩(wěn)定和有界性
本章小結(jié)
習(xí)題4
第5章線性系統(tǒng)的反饋控制
5.1狀態(tài)反饋和輸出反饋
5.2極點(diǎn)配置
5.3狀態(tài)反饋解耦
5.3.1解耦的基本概念和要求
5.3.2可解耦條件和控制律設(shè)計(jì)
5.3.3結(jié)合極點(diǎn)配置的解耦控制
5.4線性二次型最優(yōu)控制
5.5狀態(tài)觀測(cè)器
5.5.1狀態(tài)觀測(cè)器的一般概念
5.5.2開環(huán)狀態(tài)觀測(cè)器
5.5.3閉環(huán)狀態(tài)觀測(cè)器
5.5.4降維閉環(huán)狀態(tài)觀測(cè)器
5.6基于觀測(cè)器的狀態(tài)反饋系統(tǒng)
5.6.1閉環(huán)系統(tǒng)和分離原理
5.6.2閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)矩陣
5.6.3基于觀測(cè)器的反饋與動(dòng)態(tài)輸出反饋
5.7系統(tǒng)鎮(zhèn)定
5.8針對(duì)系統(tǒng)外部擾動(dòng)的控制律設(shè)計(jì)
5.8.1調(diào)節(jié)器問題
5.8.2外部信號(hào)狀態(tài)可測(cè)量的控制律設(shè)計(jì)
5.8.3外擾狀態(tài)觀測(cè)器
5.9魯棒調(diào)節(jié)器
5.9.1常值擾動(dòng)的魯棒調(diào)節(jié)器
5.9.2魯棒調(diào)節(jié)器的頻域性質(zhì)
5.9.3一般魯棒調(diào)節(jié)器的構(gòu)造
本章小結(jié)
習(xí)題5
第6章離散系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)
6.1離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
6.2離散線性系統(tǒng)的狀態(tài)響應(yīng)
6.3離散系統(tǒng)的能控性和能觀測(cè)性
6.4離散系統(tǒng)的Lyapunov穩(wěn)定性
6.5離散線性系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
本章小結(jié)
習(xí)題6
參考文獻(xiàn)
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