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　《全国高等学校自动化专业系列教材·普通高等教育“十一五”国家级规划教材：现代控制理论》具有以下特色：
　　从实际问题出发，强调思想方法的介绍，以培养学生的研究能力和解决实际问题的能力。
　　注重理论联系实际，介绍实用算法，通过工程实例加深学生对理论和方法的理解和掌握。
　　适当地介绍现代控制理论中某些重要研究成果以及MATLAB实用软件包，以满足自学、研究性学习及培养优秀学生的需要。
　　每章后配有大量不同难度的习题以供教师组织教学和学生课后练习时选用。

内容简介

　　《全国高等学校自动化专业系列教材·普通高等教育“十一五”国家级规划教材：现代控制理论》主要介绍现代控制理论的基础知识，包括系统的状态方程建立及解法，系统的能控性、能观测性和稳定性等定性理论，极点配置、反馈解耦、观测器设计等综合理论，以及优控制理论和状态估计理论。同时，也适当地介绍了有关鲁棒控制、时滞系统反馈控制等比较前沿的知识以开阔学生视野。特别是将MATLAB语言的知识穿插到内容中，会有利于培养学生利用计算机解决实际问题的能力。
《全国高等学校自动化专业系列教材·普通高等教育“十一五”国家级规划教材：现代控制理论》是高等学校自动化专业本科生教材，同时也适合一般工程技术人员自学所用。

作者简介

　　张嗣瀛，男，1925年4月生于山东省章丘县，汉族。1948年毕业于武汉大学机械系，1957-1959年在原苏联莫斯科大学数学力学系进修自动控制理论。现为东北大学信息科学与工程学院教授、博士生导师，中国科学院院士，辽宁省劳动模范、沈阳市特等劳动模范。曾获全国五一劳动奖章。主要研究方向为微分对策和复杂系统结构与控制。
　　高立群，男，1949年5月生于辽宁省沈阳市，汉族。1982年毕业于大连海事大学师资班，1987-1989年在荷兰代尔夫特工业大学数学信息系学习，1990年获博士学位。现为东北大学信息科学与工程学院教授、博士生导师。主要研究方向为复杂系统建模与控制。

内页插图

目录

第1章 绪论
1.1 控制理论的发展历程简介
1.2 现代控制理论的主要内容
1.3 本书的内容和特点

第2章 控制系统的状态空间描述
2.1 基本概念
2.1.1 几个定义
2.1.2 状态空间表达式的一般形式
2.1.3 状态空间表达式的系统方框图
2.1.4 状态空间表达式的状态变量图
2.2 传递函数与传递函数矩阵
2.2.1 单输入单输出系统
2.2.2 多输人多输出系统
2.3 状态空间表达式的建立
2.3.1 由物理系统的机理直接建立状态空间表达式
2.3.2 由高阶微分方程化为状态空间描述
2.3.3 由传递函数建立状态空间表达式
2.4 组合系统的状态空间表达式
2.4.1 并联联结
2.4.2 串联联结
2.4.3 反馈联结
2.5 线性变换
2.5.1 系统状态的线性变换
2.5.2 把状态方程变换为对角标准形
2.5.3 把状态方程化为若尔当标准形
2.5.4 系统经状态变换后特征值及传递函数矩阵的不变性
2.6 离散时间系统的状态空间表达式
2.7 用MATLAB分析状态空间模型
小结
习题

第3章 状态方程的解
3.1 线性定常系统齐次状态方程的解
3.2 矩阵指数
3.2.1 矩阵指数的性质
3.2.2 几个特殊的矩阵指数
3.2.3 矩阵指数的计算
3.3 线性定常连续系统非齐次状态方程的解
3.4 线性定常系统的状态转移矩阵
3.4.1 基本概念
3.4.2 线性定常系统的状态转移矩阵
3.4.3 状态转移矩阵的性质
3.5 线性时变系统状态方程的解
3.5.1 线性时变系统齐次状态方程的解
3.5.2 线性时变系统的状态转移矩阵
3.5.3 线性时变系统非齐次状态方程的解
3.6 线性连续系统的时间离散化
3.6.1 近似离散化
3.6.2 线性连续系统状态方程的离散化
3.7 离散时间系统状态方程的解
3.7.1 递推法求解线性离散系统的状态方程
3.7.2 z变换法
3.8 利用MATLAB求解系统的状态方程
小结
习题

第4章 线性系统的能控性与能观测性
4.1 定常离散系统的能控性
4.1.1 定常离散系统的能控性定义
4.1.2 单输入离散系统能控性的判定条件
4.1.3 多输入离散系统能控性的判定条件
4.2 定常连续系统的能控性
4.2.1 线性定常连续系统的能控性定义
4.2.2 线性定常连续系统的能控性判据
……

第5章 控制系统的李雅普诺夫稳定性分析
第6章 状态反馈和状态观测器
第7章 最优控制
第8章 状态估计
附录 AMATLAB软件包简介
参考文献

前言/序言

本书的前身是由原冶金部组织、张嗣瀛院士主编，由冶金部部属院校自动化专业教师共同编写的规划教材，该教材总结了多所高校教师多年的教学经验。本书是编者结合自己长期从事现代控制理论教学的经验，参阅并吸取了国内外优秀教材的内容，进一步修订、完善原有教材而完成。书中将MATLAB软件引入课堂教学，有利于培养学生利用计算机进行科学研究及解决实际问题的能力。书中还适当地介绍了有关鲁棒控制的知识，可以帮助学生扩大视野，接触到较新的知识和技术，为今后从事先进理论和技术的研究开发提供支持。

在内容上，本书主要讲述状态空间法的基本概念和基本方法，其中包括系统的状态方程建立及解法，能控性、能观测性和稳定性等定性理论，极点配置、反馈解耦、观测器设计等综合理论，以及最优控制理论和状态估计理论。

在结构上，本书如下安排： 首先给出控制系统的数学描述，提出状态变量和状态方程概念； 然后对系统进行运动分析和基本性质（能控性、能观测性和稳定性）分析； 进而给出系统的综合与设计方法； 最后介绍了系统状态的最优估计（卡尔曼滤波）。

东北大学高立群教授编写了第1，5，6，8章和附录，井元伟教授编写了第4，7章，郑艳副教授编写了第2，3章。张嗣瀛院士进行了总体构思和总纂。

鉴于本书是在原冶金部统一教材基础上进一步完成的，这里向原教材的编者朱祖兹、董木森、王景才、王贞祥表示谢意。同时也向支持和参与编写工作的所有老师和同学们表示谢意。

由于编者水平有限，书中难免存在错误和不当之处，敬请各界同仁和广大读者给予批评指正，编者将不胜感激。

编者

2006年1月

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