目录第1章绪论1.1控制理论的发展1.2现代控制理论中的两个重要概念1.2.1系统的能控性1.2.2系统的能观性1.3现代控制理论的主要内容1.4本书研究的主要内容第2章状态空间描述2.1状态空间分析法2.1.1动力学系统2.1.2例子2.1.3状态变量和状态向量2.1.4状态空间与状态空间描述2.1.5状态空间描述的一般形式2.2状态结构图2.2.1状态结构图绘制的基本方法2.2.2一阶系统的状态结构图2.2.3三阶单输入单输出系统的状态结构图2.2.4二输入二输出二阶系统的状态结构图2.3状态空间描述的建立2.3.1由系统结构图建立状态空间描述2.3.2由系统机理建立状态空间描述2.4状态空间描述的标准形式2.4.1传递函数中无零点时的实现2.4.2传递函数有零点时的实现2.5由状态空间描述求传递函数阵2.5.1传递函数（阵）2.5.2组合系统的传递函数阵2.6状态向量的线性变换2.6.1状态空间表达式的非唯一性2.6.2系统特征值的不变性和系统的不变性2.6.3状态空间表达式变换为约当标准型2.7离散系统的状态空间描述2.7.1状态空间表达式2.7.2脉冲传递（函数）矩阵2.8状态空间的MATLAB描述2.8.1数学模型的建立2.8.2模型间的转换2.8.3组合系统的传递函数阵2.8.4线性变换本章小结习题MATLAB实验第3章线性系统的运动分析3.1线性定常系统状态方程的齐次解（自由解）3.1.1幂级数法3.1.2拉氏变换法3.2状态转移矩阵3.2.1状态转移矩阵的含义3.2.2状态转移矩阵的基本性质3.2.3几个特殊的矩阵指数函数3.2.4状态转移矩阵的计算3.2.5由状态转移矩阵求系统矩阵3.3线性定常系统非齐次状态方程的解3.3.1积分法3.3.2拉氏变换法3.3.3特定输入下的状态响应3.4线性时变系统的运动分析3.4.1线性时变系统齐次状态方程的解3.4.2状态转移矩阵(t,t0)的基本性质3.4.3状态转移矩阵(t,t0)的计算3.4.4线性时变系统非齐次状态方程的解3.4.5线性时变系统的输出3.5线性系统的脉冲响应矩阵3.5.1线性时变系统的脉冲响应矩阵3.5.2线性定常系统的脉冲响应矩阵3.5.3传递矩阵与脉冲响应矩阵的关系3.5.4利用脉冲响应矩阵计算控制系统的输出3.6连续系统的离散化3.6.1问题的提出3.6.2基本假设3.6.3线性定常系统的离散化3.6.4近似离散化3.6.5线性时变系统的离散化3.7线性离散系统的运动分析3.7.1线性定常离散系统方程的解3.7.2线性时变离散系统状态方程的解3.8基于MATLAB的运动分析3.8.1基于MATLAB的线性定常系统的运动分析3.8.2基于MATLAB的线性离散系统的运动分析本章小结习题MATLAB实验第4章系统的能控性与能观性4.1线性定常系统能控性定义及判据4.1.1能控性基本概念4.1.2能控性定义4.1.3能控性判据4.1.4输出能控性及判据4.2线性定常系统能观性定义及判据4.2.1能观测性基本概念4.2.2能观性定义4.2.3能观性判据4.3线性时变系统的能控性与能观性4.3.1线性时变系统的能控性判据4.3.2线性时变系统的能观性判据4.4离散定常系统的能控性与能观性4.4.1离散定常系统能控性定义及判据4.4.2离散定常系统能观测性定义及判据4.4.3连续系统的能控性、能观性与离散系统的能控性、能观性之间的关系4.5对偶原理4.5.1线性系统的对偶关系4.5.2对偶原理4.6能控标准型与能观标准型4.6.1单输入系统的能控标准型4.6.2单输出系统的能观测标准型4.7系统的结构分解4.7.1基本概念4.7.2按能控性分解4.7.3按能观测性分解4.7.4标准分解4.8传递函数阵的实现4.8.1实现的基本概念4.8.2多输入多输出系统的能控性与能观性实现4.8.3最小实现4.9传递函数与能控性和能观性之间的关系4.9.1单输入单输出系统能控性、能观性与传递函数之间的关系4.9.2多输入多输出系统的能控性、能观性与传递函数阵之间的关系4.10利用MATLAB分析能控性与能观性4.10.1常用函数4.10.2控制实例本章小结习题MATLAB实验第5章控制系统的稳定性5.1外部稳定性与内部稳定性5.1.1外部稳定性5.1.2内部稳定性5.2Lyaponov定义下的稳定性5.2.1系统的平衡状态5.2.2状态矢量范数5.2.3李雅普诺夫意义下的稳定性定义5.2.4外部稳定性与内部稳定性之间的关系5.3李雅普诺夫判稳第一法5.3.1线性定常系统的稳定性分析5.3.2线性时变系统的稳定性分析5.3.3非线性系统的稳定性分析5.4李雅普诺夫判稳第二法5.4.1李雅普诺夫第二法的基本思想5.4.2标量函数V（x）的符号性质（Sign）5.4.3二次型标量函数的符号性质5.4.4李雅普诺夫第二法的稳定性判据5.5李雅普诺夫法在线性系统中的应用5.5.1李雅普诺夫矩阵方程5.5.2李雅普诺夫矩阵方程在线性定常系统稳定性判别中的应用5.5.3基于李雅普诺夫第二法的线性时变系统的稳定性分析5.5.4线性定常离散系统的稳定性5.5.5用李雅普诺夫函数估算系统响应的快速性5.6李雅普诺夫第二法在非线性系统中的应用5.6.1克拉索夫斯基法5.6.2阿塞尔曼法5.7基于Lyapunov第二法的参数最优问题5.7.1线性二次型最优控制问题5.7.2参数最优问题的Lyapunov第二法的解法5.8基于李雅普诺夫第二法的模型参考控制系统5.8.1模型参考控制系统5.8.2控制器的设计5.9基于MATLAB的稳定性分析5.9.1稳定性分析的常用函数5.9.2基于MATLAB的稳定性分析实例本章小结习题MATLAB实验第6章系统的综合6.1基本概念6.1.1引言6.1.2性能指标的类型6.1.3线性反馈系统的基本结构6.2极点配置与状态反馈6.2.1期望极点对系统动态性能的影响6.2.2状态反馈与极点配置6.2.3单变量系统极点配置定理6.2.4状态反馈下闭环系统的镇定问题6.3输出反馈6.3.1输出反馈至矩阵B后端6.3.2输出反馈至矩阵B前端6.3.3状态反馈与输出反馈的比较6.4状态重构与状态观测器6.4.1开环状态观测器6.4.2闭环全维状态观测器6.4.3配置状态观测器反馈增益矩阵G的方法6.4.4降维状态观测器6.5带状态观测器的状态反馈系统6.5.1系统的结构与数学模型6.5.2闭环系统的基本特性6.5.3具有降阶观测器的观测—状态反馈控制系统6.6解耦控制系统6.6.1系统解耦基本原理6.6.2用前馈补偿器实现解耦6.6.3用串联补偿器实现解耦控制6.6.4用输入变换和状态反馈实现解耦控制6.6.5解耦系统的综合控制6.7稳态精度与渐近跟踪6.7.1稳态精度与跟踪问题6.7.2内模原理6.7.3无静差跟踪控制系统的设计6.7.4倒立摆的无静差(Ⅰ型)位置跟踪系统设计6.8基于MATLAB的系统综合6.8.1常用函数指令6.8.2应用举例本章小结习题MATLAB实验第7章最优控制7.1基本概念7.2变分法在最优控制中的应用7.2.1泛函与变分法的基本概念7.2.2泛函极值7.2.3横截条件7.2.4条件极值7.3极小值原理7.3.1连续系统的极小值原理7.3.2离散系统的极小值原理7.4动态规划7.4.1最优性原理7.4.2离散系统的动态规划7.4.3连续系统的动态规划7.4.4变分法、极小值原理与动态规划7.5线性二次型最优控制7.5.1线性二次型问题7.5.2状态调节器7.5.3输出调节器7.5.4输出跟踪问题7.6实用最优控制系统7.6.1电机拖动控制7.6.2人造地球卫星姿态控制7.6.3二级倒立摆控制7.7运用MATLAB求解最优控制问题举例本章小结习题MATLAB实验附录A常用符号表附录B向量空间与矩阵理论的基本知识附录CMATLAB软件中常用控制指令说明参考文献