本書根據高等學校本科自動控制原理課程的教學要求編寫，比較全面地闡述了經典控制理論的線性離散控制系統、非線性控制系統和現代控制理論基礎部分的基本內容。全書共分三篇（線性離散控制系統篇、非線性控制系統基礎篇、現代控制理論基礎篇），共7章，包括線性離散控制系統建模、分析及數字控制器設計方法，經典非線性控制系統分析的相平面法和描述函數法，現代控制理論中系統建模、分析及綜合設計的狀態空間法。
本書為《自動控制原理(下)》，上冊(《自動控制原理(上)》謝昭莉主編)包括控制基礎篇、系統分析篇、系統設計篇、應用篇四部分內容。
本書可作為高等學校自動化、電氣工程及自動化、機械工程及自動化、熱力工程、通信工程、電子信息工程等相關專業的“自動控制原理”課程的教材，也可作為自動化相關專業研究生和工程技術人員的參考書。
目錄
前言
緒論1
第五篇線性離散控制系統篇5
第8章線性離散控制系統6
8.1概述6
8.1.1離散控制系統簡介6
8.1.2離散控制系統的特點和研究方法8
8.2信號采樣與恢復8
8.2.1信號采樣9
8.2.2采樣定理10
8.2.3信號恢復12
8.3z變換13
8.3.1z變換的定義13
8.3.2z變換的方法14 目錄
前言
緒論1
第五篇線性離散控制系統篇5
第8章線性離散控制系統6
8.1概述6
8.1.1離散控制系統簡介6
8.1.2離散控制系統的特點和研究方法8
8.2信號采樣與恢復8
8.2.1信號采樣9
8.2.2采樣定理10
8.2.3信號恢復12
8.3z變換13
8.3.1z變換的定義13
8.3.2z變換的方法14
8.3.3z變換的基本定理17
8.3.4z反變換19
8.4離散控制系統的數學模型22
8.4.1差分方程22
8.4.2脈沖傳遞函數24
8.4.3離散控制系統的動態結構圖27
8.5離散控制系統的性能分析33
8.5.1穩定性33
8.5.2動態性能39
8.5.3穩態誤差42
8.6離散控制系統的數字校正45
8.6.1模擬控制器的離散化46
8.6.2根軌跡法校正47
8.6.3頻率特性法校正50
8.6.4數字控制器直接設計法52
小結63
習題64
第六篇非線性控制系統基
礎篇69第9章非線性控制系統70
9.1概述70
9.1.1非線性系統70
9.1.2常見的非線性特性71
9.1.3非線性控制系統的特點73
9.2相平面法74
9.2.1相平面法的基本概念74
9.2.2相平面圖的繪制77
9.2.3非線性控制系統的相平面
分析83
9.3描述函數法91
9.3.1描述函數法的基本概念91
9.3.2非線性特性的描述函數92
9.3.3非線性控制系統的描述函數
法分析97
9.4改善非線性控制系統
性能的措施104
9.4.1改變線性部分的參數和結構104
9.4.2改變非線性特性105
9.4.3非線性特性的利用106
小結107
習題108
第七篇現代控制理論基礎篇113
第10章控制系統的狀態空間描述114
10.1控制系統及其描述114
10.1.1控制系統114
10.1.2控制系統的特性與分類114
10.1.3控制系統的輸入.輸出描述115
10.2控制系統的狀態空間模型117
10.2.1基本概念117
10.2.2線性系統的狀態空間描述121
10.2.3狀態空間描述的模擬結構圖123
10.3系統狀態空間表達式的建立124
10.3.1由系統的模擬結構圖建立狀態空間表達式124
10.3.2由系統的物理機理直接建立狀態空間表達式125
10.3.3由系統的微分方程或傳遞函數建立狀態空間描述128
10.4狀態空間描述的線性變換131
10.4.1線性變換131
10.4.2系統的特征值和特征向量133
10.4.3化狀態空間表達式為對角線標準型134
10.4.4化狀態空間表達式為約當標準型136
10.5由狀態空間描述求傳遞函數陣139
10.5.1系統的傳遞函數矩陣139
10.5.2系統的輸入.輸出描述與狀態空間描述方法比較142
10.6組合系統的狀態空間描述和傳遞函數陣142
10.6.1并聯組合系統143
10.6.2串聯組合系統143
10.6.3輸出反饋系統144
10.7離散系統的狀態空間描述144
10.8系統模型的計算機表示及轉換145
10.8.1模型的建立與轉換146
10.8.2建立組合系統的狀態空間描述148
小結150
習題150
第11章線性控制系統的動態分析153
11.1線性時變系統狀態方程的求解153
11.1.1線性時變系統狀態方程解的存在性與唯一性153
11.1.2線性齊次微分方程組的解空間153
11.1.3系統的狀態轉移矩陣153
11.1.4系統狀態轉移矩陣的性質154
11.1.5系統的自由運動155
11.1.6線性時變系統的一般運動155
11.1.7線性時變系統狀態轉移矩陣Φ(t，t0)的計算157
11.2線性時不變系統狀態方程的求解158
11.2.1狀態轉移矩陣158
11.2.2狀態轉移矩陣的性質160
11.2.3狀態轉移矩陣Φ(t)的計算160
11.2.4線性時不變系統的運動166
11.3線性連續系統狀態空間表達式的離散化168
11.3.1線性時變系統的離散化168
11.3.2線性時不變系統的離散化169
11.3.3近似離散化171
11.4離散系統狀態方程的解172
11.4.1遞推法172
11.4.2z變換法175
小結177
習題177
第12章線性時不變系統的能控性和能觀性180
12.1系統的能控性及其判別180
12.1.1能控性定義181
12.1.2能控性判據182
12.2系統的能觀性及其判別185
12.2.1能觀性定義185
12.2.2能觀性判據186
12.3能控性與能觀性的對偶關系187
12.3.1對偶系統187
12.3.2對偶原理187
12.4約當型方程的能控性、能觀性187
12.4.1線性變換不改變系統的能控性、能觀性判據188
12.4.2約當型方程的能控性、能觀性判據188
12.5線性離散系統的能控性與能觀性190
12.5.1能控性191
12.5.2能觀性192
12.6線性時不變系統結構分解193
12.6.1系統狀態空間結構及子空間的性質194
12.6.2系統的結構分解196
12.7線性時不變系統的標準型與最小實現201
12.7.1化系統狀態空間描述為能控規范型201
12.7.2線性時不變系統的最小
實現207
小結208
習題209
第13章系統的運動穩定性213
13.1BIBO穩定性213
13.1.1BIBO穩定的概念213
13.1.2判據214
13.2李雅普諾夫穩定性定義215
13.2.1系統的平衡狀態215
13.2.2李雅普諾夫穩定性的幾個定義216
13.3李雅普諾夫第一法217
13.3.1線性系統的穩定判據218
13.3.2非線性系統的穩定性218
13.3.3系統內部穩定和外部穩定的關系219
13.4李雅普諾夫第二法221
13.4.1預備知識222
13.4.2李雅普諾夫第二法的判穩定理223
13.5線性系統穩定性分析229
13.5.1線性時不變連續系統漸近穩定的判別229
13.5.2線性時不變離散系統漸近穩定的判別234
13.5.3線性時變連續系統漸近穩定的判別235
13.6李雅普諾夫方法在非線性系統中的應用236
13.6.1克拉索夫斯基法236
13.6.2變量梯度法238
小結241
習題242
第14章線性時不變系統的綜合244
14.1反饋控制系統的基本結構244
14.1.1狀態反饋246
14.1.2輸出反饋246
14.1.3反饋控制系統的能控能觀性247
14.2狀態反饋系統的極點配置249
14.2.1極點配置定理249
14.2.2系統極點配置252
14.2.3狀態反饋的應用——狀態反饋下閉環系統的鎮定問題263
14.3狀態重構與狀態觀測器的設計264
14.3.1狀態估計264
14.3.2全維觀測器設計264
14.3.3降維觀測器267
14.4帶觀測器的狀態反饋系統的綜合270
14.4.1系統的描述270
14.4.2閉環系統的基本特性271
小結273
習題273
參考文獻276
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