本书较全面地介绍现代控制理论方法与应用， 按照“实际问题与困境、描述与分析、控制器设计、理论拓展”构成结构体系，强化方法思路的新颖性，不追求理论的完备性；强化“现代”与“经典”的融合，提升解决复杂工程问题的能力。第1 章简述经典控制理论的优势与精要，再以多个实例阐述多变量耦合带来的困境，导出实际应用中常见的多变量控制框架；第2 章着重系统结构特征分析，从状态、输入、输出多视角析出系统能控性、能观性、稳定性的结构特征；第3 章与第4 章介绍四种控制系统设计方法：状态反馈与状态观测、多变量伺服控制、最优控制、模型预测控制，阐述现代控制方法的优势以及与经典控制方法的融合，克服其局限；第5 章以多项式矩阵理论为桥梁，构筑线性系统的统一框架；第6 章现代控制理论进阶，为解决更复杂的控制问题打下基础。本书每章均有配套的习题。

本书可作为普通高等学校自动化、电气工程等专业本科生、研究生的教材，也可作为从事自动控制的工程技术人员的参考书。

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目录

前言

第1章导论

1.1反馈调节原理与分析框架

1.1.1单变量系统构成与反馈调节的优势

1.1.2经典控制理论的分析框架

1.2多变量耦合的困扰与可解途径

1.2.1多变量运动控制系统及其困扰

1.2.2多变量过程控制系统及其困扰

1.2.3多变量控制的可解途径

本章小结

习题

第2章状态空间描述与分析

2.1状态空间描述

2.1.1状态变量与系统描述

2.1.2状态空间描述实例

2.1.3传递函数矩阵与状态空间实现

2.2状态响应与稳定性

2.2.1状态转移矩阵与响应

2.2.2响应模态与系统性能

2.3能控性与能观性

2.3.1能控性与能控性判据

2.3.2能观性与能观性判据

2.3.3对偶系统与能控能观性

2.4状态空间的线性变换

2.4.1状态变换与相似系统

2.4.2对角形变换与内部结构特征

2.4.3能控形变换与控制器标准形

2.4.4能观形变换与观测器标准形

2.4.5系统能控与能观性分解

本章小结

习题

第3章状态反馈与伺服控制

3.1状态反馈与状态观测

3.1.1状态反馈与极点配置

3.1.2状态观测器与分离定理

3.1.3多变量系统的设计实例

3.2多变量伺服控制

3.2.1基于解耦的伺服控制

3.2.2基于精确线性化的伺服

控制

本章小结

习题

第4章最优控制与滚动优化

4.1最优控制

4.1.1性能指标泛函与最优控制问题

4.1.2变分法与最优控制原理

4.1.3线性二次型最优控制

4.2模型预测控制

4.2.1基于动态矩阵的模型预测控制

4.2.2基于状态空间的模型预测控制

本章小结

习题

第5章线性系统理论

5.1多项式矩阵描述与分析工具

5.1.1多项式矩阵描述

5.1.2等价变换与史密斯规范形

5.1.3多项式矩阵因式分解

5.2等价系统与传递函数矩阵实现

5.2.1系统矩阵与性能分析

5.2.2传递函数矩阵与实现

5.3线性系统的综合

5.3.1模型匹配与系统解耦

5.3.2模态嵌入与伺服控制

5.4有理分式矩阵描述与镇定控制器设计

5.4.1有理分式矩阵描述

5.4.2镇定控制器设计

本章小结

习题

第6章现代控制理论进阶

6.1李雅普诺夫稳定性理论

6.1.1一般系统的稳定性

6.1.2李雅普诺夫稳定判据

6.1.3李雅普诺夫分析法

6.2随机过程与滤波估计

6.2.1随机过程概论

6.2.2状态估计与卡尔曼滤波

6.2.3参数估计与最小二乘法

6.3鲁棒控制原理

6.3.1不确定性描述

6.3.2鲁棒稳定与镇定设计

6.4系统可控能力分析

6.4.1系统性能的基本限制

6.4.2可控能力的几个重要结论

本章小结

习题

参考文献