现代控制理论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

朱玉华 庄殿铮 著

图书标签:

• 控制理论
• 现代控制
• 自动控制
• 系统分析
• 数学模型
• 控制系统
• 线性系统
• 状态空间
• 最优控制
• 鲁棒控制

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111588375

版次：1

商品编码：12319520

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： “十三五”普通高等教育规划教材

开本：16开

出版时间：2018-03-01

用纸：胶版纸

页数：245

编辑推荐

适读人群 ：电气工程及其自动化专业、自动化专业及测控技术与仪器专业
《现代控制理论》在介绍系统分析和控制系统设计方法的同时，适当地给出了相应的MATLAB函数，便于读者利用MATLAB软件来有效求解控制系统的一些计算和仿真问题。
《现代控制理论》注重对学生创新创业能力和综合素质的培养，对现代控制理论课程，按照“学时少、内容新、水平高、效果好”的原则编写完成。
《现代控制理论》每一个理论点都附有相应的例题和习题，以便读者掌握基本概念和基本方法便于自学。

内容简介

《现代控制理论》主要介绍现代控制理论的基础知识，包括系统的状态空间描述、系统状态方程建立及求解、系统的能控性、能观测性、李雅普诺夫稳定性、极点配置、状态观测器设计、线性二次型优控制等。在介绍系统分析和控制系统设计方法的同时，适当地给出了相应的MATLAB函数，便于读者利用MATLAB软件来有效求解控制系统的一些计算和仿真问题，以加深对概念和方法的理解，有利于培养学生利用计算机解决实际问题的能力。
《现代控制理论》主要适用于应用技术型高校的电气工程及其自动化专业、自动化专业及测控技术与仪器专业的本科生和非控制理论学科的硕士，也可供其他相关专业的本科生及相关领域的工程技术人员学习参考。

目录

前言
绪论
0.1控制理论的发展过程
0.1.1经典控制理论阶段
0.1.2现代控制理论阶段
0.1.3大系统理论和智能控制理论阶段
0.1.4经典控制理论与现代控制理论的联系与比较
0.2现代控制理论的主要内容
0.2.1线性系统的一般理论
0.2.2系统辨识
0.2.3最优控制
0.2.4自适应控制
0.2.5最优滤波
0.2.6鲁棒控制
0.2.7非线性系统理论
第1章控制系统的状态空间描述
1.1控制系统中状态的基本概念
1.1.1系统的状态和状态变量
1.1.2状态向量
1.1.3状态空间
1.2控制系统的状态空间表达式
1.2.1状态空间表达式
1.2.2状态空间表达式的一般形式
1.2.3状态空间表达式的系统结构图
1.2.4状态空间表达式的模拟结构图
1.3系统状态空间表达式的建立
1.3.1从系统的机理出发建立状态空间表达式
1.3.2从系统的框图求状态空间表达式
1.3.3根据系统微分方程建立状态空间表达式
1.3.4由系统传递函数求状态空间表达式
1.4系统状态空间表达式的特征标准型
1.4.1系统状态的线性变换
1.4.2系统的特征值
1.4.3状态空间表达式变换为对角线标准型
1.4.4状态变量组的非唯一性
1.5传递函数与传递函数矩阵
1.6离散系统的状态空间表达式
1.7利用MATLAB进行系统模型之间的相互转换
1.7.1由传递函数到状态空间表达式的变换
1.7.2由状态空间表达式到传递函数的变换
1.7.3系统的线性非奇异变换与标准型状态空间表达式
本章小结
习题
第2章线性系统状态方程的解
2.1线性定常系统状态方程的解
2.1.1线性定常系统齐次状态方程的解
2.1.2线性定常系统非齐次状态方程的解
2.2状态转移矩阵
2.2.1状态转移矩阵的性质
2.2.2几个特殊的状态转移矩阵
2.3向量矩阵分析中的若干结果
2.3.1凯莱-哈密顿定理
2.3.2最小多项式
2.4矩阵指数函数eAt的计算
2.4.1直接计算法（级数展开法）
2.4.2对角线标准型与约当标准型法
2.4.3拉普拉斯变换法
2.4.4化eAt为A的有限项法（凯莱-哈密顿定理法）
2.4.5由状态转移矩阵求系统矩阵A
2.5离散时间系统状态方程的解
2.5.1递推法
2.5.2z变换法
2.6连续时间状态空间表达式的离散化
2.6.1近似离散化
本章小结
习题
3.1线性定常连续系统的能控性
3.1.1概述
3.1.2定常系统状态能控性的代数判据
3.1.3状态能控性条件的标准型判据
3.1.4用传递函数矩阵表达的状态能控性条件
3.1.5输出能控性
3.2线性定常连续系统的能观测性
3.2.1定常系统状态能观测性的代数判据
3.2.2用传递函数矩阵表达的能观测性条件
3.2.3状态能观测性条件的标准型判据
3.2.4对偶原理
3.3线性定常离散控制系统的能控性和能观测性
3.3.1离散系统能控性
3.3.2离散系统能观测性
3.4状态空间表达式的能控标准型与能观测标准型
3.4.1系统的能控标准型
3.4.2系统的能观测标准型
3.4.3非奇异线性变换的不变特性
3.5利用MATLAB实现系统能控性与能观测性分析
3.5.1状态能控性判定
3.5.2状态能观测性判定
本章小结
习题
第4章控制系统的李雅普诺夫稳定性分析
4.1李雅普诺夫稳定性的基本概念
4.1.1平衡状态、给定运动与扰动方程的原点
4.1.2李雅普诺夫意义下的稳定性定义
4.1.3预备知识
4.2李雅普诺夫稳定性理论
4.2.1李雅普诺夫第二法
4.2.2线性系统的稳定性与非线性系统的稳定性比较
4.2.3克拉索夫斯基方法
4.3线性定常系统的李雅普诺夫稳定性分析
4.4模型参考控制系统分析
4.4.1模型参考控制系统
4.4.2控制器的设计
4.5MATLAB在系统稳定性分析中的应用
本章小结
习题
第5章线性多变量系统的综合与设计
5.1引言
5.1.1问题的提法
5.1.2性能指标的类型
5.1.3研究综合问题的主要内容
5.1.4工程实现中的一些理论问题
5.2极点配置问题
5.2.1问题的提法
5.2.2可配置条件
5.2.3极点配置的算法
5.2.4艾克曼公式
5.3利用MATLAB求解极点配置问题
5.4利用极点配置法设计调节器型系统
5.4.1数学建模
5.4.2利用MATLAB确定状态反馈增益矩阵K
5.4.3所得系统对初始条件的响应
5.5状态观测器
5.5.1状态观测器概述
5.5.2全维状态观测器
5.5.3对偶问题
5.5.4能观测条件
5.5.5全维状态观测器的设计
5.5.6求状态观测器增益矩阵Ke的直接代入法
5.5.7求状态观测器增益矩阵Ke的艾克曼公式
5.5.8最优状态观测器增益矩阵选择的注释
5.5.9观测器的引入对闭环系统的影响
5.5.10控制器-观测器的传递函数
5.5.11最小阶观测器
5.5.12具有最小阶观测器的观测-状态反馈控制系统
5.6利用MATLAB设计状态观测器
5.7伺服系统设计
5.7.1具有积分器的Ⅰ型伺服系统
5.7.2系统中不含积分器时的Ⅰ型伺服系统的设计
5.8利用MATLAB设计控制系统举例
5.8.1所设计系统的单位阶跃响应特性
5.8.2用MATLAB确定状态反馈增益矩阵和积分增益
5.8.3用MATLAB实现系统的单位阶跃响应特性
本章小结
习题
第6章最优控制
6.1最优控制问题的基本概念
6.1.1目标函数
6.1.2约束条件
6.2变分法
6.2.1变分法的基本概念
6.2.2变分法在最优控制中的应用
6.3极小值原理
6.3.1极小值原理在连续系统中的应用
6.3.2极小值原理在离散系统中的应用
6.4动态规划法
6.4.1动态规划法在连续系统

前言/序言

与其他控制理论一样，现代控制理论研究的问题与人类有目的的活动密切相关，它不但要认识事物运动的客观规律，而且要将之用于改造世界。现代控制理论所包含的内容很多，范围也很广，而且与控制理论其他分支的交叉融合越来越强。根据教学大纲的要求，本书只重点介绍现代控制理论的一些最基本的内容和方法，为本书读者的后续课程以及日后深入学习其他相关内容打好基础。
本课程是自动化类专业的一门专业基础课。现代控制理论是一门理论性较强的课程，结合该课程的特点及应用型本科人才培养的需要，编写本书时编者注重对学生创新创业能力和综合素质的培养，对现代控制理论课程，按照“学时少、内容新、水平高、效果好”的原则，在不破坏理论的严谨性和系统性的前提下，不刻意追求定理证明中数学上的严密性，而是突出物理概念，理论阐述力求严谨、实用、简练易懂。每一个理论点都附有相应的例题和习题，以便读者掌握基本概念和基本方法便于自学。全书内容共分6章，结构贯穿一条主线，即控制系统的状态空间描述(数学模型)、状态方程的求解、能控性、能观测性和稳定性(基本性质分析)、状态反馈和状态观测器设计(系统的综合与设计)、最优控制。本书力求使学生由浅入深、抓住重点，对现代控制理论基础有较全面和较深入的理解。
《现代控制理论》在编写过程中突出了先进性，将计算机辅助工具MATLAB的内容融入现代控制理论教材中，用于对系统的分析、计算、设计与仿真。使用MATLAB 语言进行现代控制理论的计算仿真是方便有效的，也有利于将理论知识与工程实际联系起来，顺应现代科技的发展潮流，给现代控制理论教材注入新的活力。
《现代控制理论》在编写过程中，得到了自动化专业同行的大力支持并给以宝贵意见，在此一并表示衷心感谢。
由于编者水平有限，书中不足之处在所难免，恳请读者对本书提出批评与指正，以便进一步修订与完善。

《量子纠缠与信息传递》 内容简介 本书深入探讨了量子纠缠这一独特的量子力学现象，并在此基础上，剖析了利用量子纠缠实现信息传递的理论基础、关键技术及潜在应用。全书共分为十章，结构严谨，逻辑清晰，旨在为读者提供一个全面而深入的量子信息科学视角。 第一章 量子纠缠的起源与基本概念 本章首先回顾了量子力学的发展历程，重点介绍了早期量子理论中出现的非定域性等概念。接着，详细阐述了量子纠缠的定义，解释了纠缠态的数学表示，并引入了贝尔不等式等关键实验验证，揭示了纠缠态与经典关联的本质区别。通过引入贝尔态等具体例子，让读者直观理解量子纠缠的奇特性质。本章强调了量子纠缠作为一种资源，是实现量子信息处理的核心要素。 第二章 量子纠缠的制备与表征 本章聚焦于如何实际产生和测量量子纠缠。内容涵盖了多种主流的纠缠源，例如光子纠缠、原子纠缠、超导量子比特纠缠等，并详细分析了它们各自的优缺点及适用场景。在测量方面，本章详细介绍了量子态层析、贝尔不等式检验等常用的表征技术，强调了高保真度的纠缠态制备和精确的测量是实验研究的关键。此外，本章还将介绍一些新兴的纠缠制备技术，如量子点、NV色心等，展现了该领域的最新研究进展。 第三章 量子纠缠的非定域性与隐形传态 本章将深入剖析量子纠缠最令人着迷的特性——非定域性。通过详细阐述EPR佯谬的提出及其后续的各种思想实验和实际测量，本书揭示了量子纠缠如何突破经典时空的限制，实现“幽灵般的超距作用”。在此基础上，本章将详细介绍量子隐形传态（Quantum Teleportation）的原理和过程。我们将从理论层面分析其信息传递的机制，并讨论其在实际实现中遇到的挑战，例如量子信道的噪声、测量误差等。本章将重点阐述量子隐形传态如何借助纠缠作为资源，将一个未知的量子态从一个地点传递到另一个地点，而无需直接传输该量子态本身。 第四章 量子纠缠在量子通信中的应用：量子密钥分发 量子纠缠在量子通信领域的首要且最成功的应用是量子密钥分发（Quantum Key Distribution, QKD）。本章将系统介绍基于量子纠缠的QKD协议，如E91协议。我们将详细解释纠缠光子对如何用于生成安全共享的密钥，以及如何通过测量量子态的关联性来检测窃听行为。本章将深入分析纠缠基QKD的安全性原理，证明其理论上的信息论安全性，不受计算能力的限制。同时，本章还将讨论实际QKD系统在长距离传输、高计数率以及抗干扰方面的技术挑战和解决方案。 第五章 量子纠缠在量子通信中的应用：量子态的超光速传递（非信息传递） 本章旨在澄清一个常见的误解，即量子纠缠是否允许信息以超光速传递。通过严谨的理论分析和对量子力学基本原理的阐释，本章将明确指出，虽然纠缠态的关联性是瞬时的，但利用纠缠本身并不可能实现信息的超光速传递。本章将详细剖析量子隐形传态等过程中，为什么需要经典的通信通道来辅助完成信息传递，从而证明其整体通信速度受限于光速。通过对量子测量效应的深入解读，本章旨在帮助读者建立对量子信息传递机制的正确认识。 第六章 量子纠缠在量子计算中的角色 量子纠缠是量子计算的另一核心资源，它赋予了量子计算机远超经典计算机的计算能力。本章将介绍纠缠态在构建通用量子计算模型中的关键作用，例如量子比特的逻辑门操作、量子算法的设计等。我们将重点关注量子纠缠如何实现并行计算的优势，以及它如何促成指数级的计算加速。本章还将讨论一些经典的量子纠缠驱动的量子算法，如Shor算法和Grover算法，并分析它们在解决特定问题上的强大潜力。 第七章 量子纠缠的度量与表征 在本章中，我们将深入探讨如何定量地衡量和描述量子纠缠的“强度”和“质量”。内容涵盖了各种纠缠度量的定义和计算方法，例如纠缠熵、纠缠保真度、纠缠度等，并讨论它们在不同纠缠态下的取值特性。本章还将介绍用于实验测量和表征纠缠的先进技术，例如量子关联测量、贝尔不等式检验的改进版本以及量子态层析的优化算法。通过对这些度量和表征方法的详细阐述，读者将能够更准确地评估纠缠态的优劣，并指导实验设计。 第八章 量子纠缠与其他量子现象的关联 量子纠缠并非孤立存在，它与其他重要的量子现象有着深刻的联系。本章将探讨量子纠缠与量子叠加、量子干涉、量子隧穿等基本量子力学现象之间的相互作用。例如，我们将分析量子叠加态如何与纠缠态相结合，产生更复杂的量子状态。此外，本章还将简要介绍纠缠与量子相变、量子退相干等宏观量子现象的联系，为读者提供更广阔的视野。 第九章 量子纠缠的前沿研究与未来展望 本章将聚焦于量子纠缠研究领域的最新进展和前沿方向。我们将介绍多体纠缠、拓扑纠缠等更复杂的纠缠形式，以及它们在量子计算和量子模拟中的应用潜力。此外，本章还将讨论量子纠缠在量子网络、量子传感等新兴领域的探索性应用。最后，本章将对量子纠缠的未来发展进行展望，包括技术突破的方向、理论研究的重点以及可能带来的颠覆性影响，激发读者对该领域的探索热情。 第十章 结论与参考文献 本章对全书内容进行简要总结，回顾量子纠缠的核心概念、关键技术和重要应用。同时，本章将提供一份详细的参考文献列表，涵盖了本书引用的重要学术论文、书籍和技术报告，方便读者进行深入的学习和研究。本章还将对未来量子纠缠研究的潜在挑战和发展机遇进行简短的概括。 本书的写作风格力求清晰、准确，避免使用过多的专业术语，力求让非本专业背景的读者也能理解。但同时，为满足专业研究者的需求，书中也包含严谨的数学推导和详细的物理原理阐述。希望通过本书，能够激发读者对量子信息科学的兴趣，并为相关领域的研究者提供有价值的参考。

评分☆☆☆☆☆

我被这本书的理论深度和广度所深深吸引。它不仅仅是对基础控制理论的罗列，而是构建了一个严谨而富有逻辑的知识体系。书中对状态空间方法、李雅普诺夫稳定性理论等核心概念的讲解，可谓是鞭辟入里，抽丝剥茧。作者在阐述复杂数学模型时，并没有止步于抽象的推导，而是巧妙地结合了物理系统的实际例子，使得那些原本晦涩难懂的公式变得生动起来。我特别赞赏书中对于系统辨识的论述，它提供了一种系统性的方法来从观测数据中提取系统模型，这对于实际工程应用具有极高的价值。同时，书中对于最优控制和鲁棒控制的探讨，也让我看到了如何设计出在各种不确定环境下都能表现出色的控制系统。阅读过程中，我时常需要停下来，反复琢磨其中的数学推导，但这正是学习的乐趣所在。这本书无疑为我打开了一个新的视角，让我能够更深刻地理解控制系统的本质和设计原理。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简约而大气，封面上“现代控制理论”几个字仿佛带着一种沉甸甸的学术分量，让我不禁对即将展开的阅读旅程充满了期待。翻开书页，纸张的触感很好，印刷清晰，即使是复杂的公式和图表也显得井井有条，这对于我这样需要长时间与书籍打交道的人来说，无疑是一个巨大的福音。我尤其欣赏的是它在排版上所下的功夫，无论是章节的划分，还是段落的逻辑过渡，都显得十分用心。初略翻阅，我注意到书中对一些经典控制系统的介绍，例如PID控制，其阐述方式似乎比我以往接触过的教材更加直观和深入，让我对这个耳熟能详的概念有了全新的认识。此外，书中还涉及了一些前沿的控制技术，这让我感到既兴奋又有些许压力，兴奋是因为能接触到最 新的知识，压力则来自于对自身理解能力的要求。总的来说，这本书给我留下了一个良好的第一印象，它在视觉呈现和初步内容感知上都表现出了高水准，让我迫不及待地想要深入其中，去探索它所蕴含的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书在理论深度之外，其对实际应用的关注也让我眼前一亮。我一直觉得，再精妙的理论，如果不能落地，其价值也会大打折扣。这本书在这方面做得相当出色，它在讲解理论概念的同时，非常注重与工程实践的结合。例如，在介绍数字控制时，书中并没有仅仅停留在离散化公式的层面，而是进一步探讨了采样周期、量化误差等实际工程中必须考虑的因素，并且给出了相应的处理方法。此外，书中还涉及到了一些模糊控制、神经网络控制等智能控制技术，并给出了其在机器人、自动化生产线等领域的应用案例。这些案例的呈现，不仅让我看到了理论知识的实际价值，也激发了我对这些新兴技术在未来发展潜力的思考。这本书让我在学习理论的同时，始终能感受到它与现实世界的紧密联系，这对于我这样的实践者来说，是至关重要的。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，更像是一场与知识的深度对话。它并非一本轻松的读物，需要投入大量的精力和时间去消化吸收。然而，正是这种挑战性，让我获得了前所未有的满足感。书中对某些控制问题的探讨，非常深入，甚至涉及到了一些前沿的研究方向，这让我对这个领域有了更宏观的认识。我注意到，书中在介绍某些理论时，会引用大量的参考文献，这表明其内容的严谨性和权威性。对于我这样希望在某个领域深入研究的人来说，这些引用无疑为我指明了进一步学习的方向。我曾经在某个控制问题上感到困惑，反复查阅资料却不得其解，而在这本书中，我竟然找到了相关的论述和解答，这种“柳暗花明又一村”的体验，是任何其他方式都无法比拟的。这本书，不仅仅是提供知识，更是在塑造一种解决问题的思维方式和研究态度。

评分☆☆☆☆☆

这本书的逻辑结构非常清晰，章节之间的衔接自然流畅，仿佛在引领我进行一次循序渐进的学习之旅。开篇便奠定了坚实的基础，然后逐步深入到更复杂的概念。我尤其喜欢它在引入新概念时所采用的“铺垫”方式，通过回顾相关知识或提出问题，自然而然地引出需要学习的内容，这种循序渐进的学习路径，使得我能够更好地理解和吸收新知识，而不是感到突兀和迷茫。书中对一些复杂问题的分解和讲解，也十分到位，能够帮助我逐步攻克难点。例如，在讨论非线性系统控制时，作者通过对不同类型的非线性系统进行分类，并针对每种类型给出相应的控制策略，这种系统性的分析方法，极大地降低了理解的难度。整体而言，这本书的编排极具匠心，它不仅提供了丰富的知识内容，更重要的是，它提供了一种高效的学习方法和思维框架。