定 價：98 元
叢書名：信息化與工業(yè)化兩化融合研究與應(yīng)用叢書 國家出版基金項目
- 作者：段廣仁編著
- 出版時間：2016/6/30
- ISBN：9787030486868
- 出 版 社：科學(xué)出版社
- 中圖法分類：O231
- 頁碼：284
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16K
《線性系統(tǒng)理論（第三版 下冊）》系統(tǒng)地闡述了以狀態(tài)空間方法為主的線性系統(tǒng)的時間域理論。全書共12章：第1章介紹與《線性系統(tǒng)理論（第三版 下冊）》密切相關(guān)的一些數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識；第2章介紹線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述；第3～5章闡述線性系統(tǒng)的分析理論，分別介紹線性系統(tǒng)的運動分析、能控性和能觀性分析以及穩(wěn)定性分析；第6～10章闡述線性系統(tǒng)的設(shè)計理論.分別介紹線性系統(tǒng)的極點配置和特征結(jié)構(gòu)配置、鎮(zhèn)定與漸近跟蹤、線性二次型最優(yōu)控制、解耦控制、狀態(tài)觀測器等設(shè)計問題；第11章概括性地介紹離散線性系統(tǒng)理論；第12章介紹魯棒性的概念和幾個基本的魯棒控制問題。
《線性系統(tǒng)理論（第三版 下冊）》結(jié)構(gòu)清楚、層次分明、論述嚴謹、重點突出，注重基本概念、基本原理和基本方法。在內(nèi)容上以基本的分析和設(shè)計問題為主，同時介紹了線性系統(tǒng)理論的一些新進展和作者的一些相關(guān)研究成果。《線性系統(tǒng)理論（第三版 下冊）》可作為高等工科院校自動控制及相近專業(yè)本科高年級學(xué)生和研究生的教材，也可供廣大科研工作者、工程技術(shù)人員以及高等院校教師參考或自學(xué)。
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線性系統(tǒng)理論是現(xiàn)代控制理論中最基本、最重要也是最成熟的一個分支，是生產(chǎn)過程控制、信息處理、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等多方面的基礎(chǔ)理論。其大量的概念、方法、原理和結(jié)論對于系統(tǒng)和控制理論的許多學(xué)科分支，如最優(yōu)控制、非線性控制、隨機控制、系統(tǒng)辨識、信號檢測和估計等都具有十分重要的作用。因此，國內(nèi)外許多高等院校都將線性系統(tǒng)理論作為系統(tǒng)和控制學(xué)科中一門最基礎(chǔ)的課程。
有關(guān)線性系統(tǒng)理論方面的著作或教材現(xiàn)在已有很多。美國紐約州立大學(xué)石溪分校陳啟宗教授著的《線性系統(tǒng)理論與設(shè)計》（陳啟宗，1988），在國內(nèi)外影響很大；清華大學(xué)鄭大鐘教授著的《線性系統(tǒng)理論》（鄭大鐘，1990），內(nèi)容系統(tǒng)全面；還有其他許多這方面的著作和教材（王恩平，秦化淑和王世林，1991；余貽鑫，1991；沈紹信，1989；凱拉斯，1985；何關(guān)鈺，1982；劉豹，1982；錢學(xué)森和宋健，1980；佛特曼和海茲，1979），都各具特點。而本書則在內(nèi)容安排和撰寫方面更多地考慮了國內(nèi)高等院校自動控制及其相關(guān)學(xué)科線性系統(tǒng)理論課的教學(xué)需求。
內(nèi)容安排
本書是作者于20世紀90年代初期在哈爾濱工業(yè)大學(xué)從事自動控制專業(yè)研究生“線性系統(tǒng)理論”課程教學(xué)的基礎(chǔ)上寫成的。本書在寫作過程中力求做到結(jié)構(gòu)清楚，層次分明。作為高等院校自動控制或相近專業(yè)高年級本科生和研究生的教材，本書在選材上沒有包含以多項式矩陣方法為主的復(fù)頻域理論，而只是系統(tǒng)地介紹了以狀態(tài)空間方法為主的時間域理論�？紤]到高等院校研究生的“線性系統(tǒng)理論”課程一般都只有60學(xué)時左右，本書在介紹完線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述（第2章）之后，將重點放在線性系統(tǒng)理論中最基本、最重要的控制系統(tǒng)分析問題（第3～5章）和控制系統(tǒng)設(shè)計問題（第6～10章）之上。另外，為了適合廣大工程技術(shù)人員和科學(xué)工作者使用以及學(xué)生將來進一步深入研究的需要，本書還包含了一些帶有“*”號的選學(xué)內(nèi)容。一次接觸線性系統(tǒng)理論的讀者可跳過這些內(nèi)容，這樣并不影響對于基本內(nèi)容的理解。
在作者的教學(xué)過程中，學(xué)生普遍反映的一個問題是這門課程的數(shù)學(xué)性太強。針對這一點，本書第1章介紹了本書后續(xù)內(nèi)容中經(jīng)常用到的一些數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識，其中1.7節(jié)介紹的廣義Sylvester矩陣代數(shù)方程為作者的成果，在后續(xù)的特征結(jié)構(gòu)配置設(shè)計、模型參考漸近跟蹤設(shè)計、觀測器設(shè)計和魯棒極點配置設(shè)計等內(nèi)容中屢次用到。SyIvester矩陣代數(shù)方程不僅在系統(tǒng)與控制領(lǐng)域，同時在應(yīng)用數(shù)學(xué)、通信等領(lǐng)域也有著重要的應(yīng)用，對其有進一步深入了解需求的讀者可以參閱作者的著作（Duan，2015）。題。它們對于加深基礎(chǔ)概念和原理的理解是非常有益的。
段廣仁，教授，1983年獲東北重型機械學(xué)院應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)學(xué)士學(xué)位，1986年獲哈爾濱船舶工程學(xué)院現(xiàn)代控制理論專業(yè)碩士學(xué)位，1989年獲哈爾濱工業(yè)大學(xué)一般力學(xué)專業(yè)博士學(xué)位，1989年10月進入哈爾濱工業(yè)大學(xué)機械工程學(xué)科博士后流動站，1991年8月出站，同年11月破格晉升為哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授；1997年1月至1998年3月于英國赫爾大學(xué)電子工程系做訪問教授，1998年4月至2002年9月于英國謝菲爾德大學(xué)和貝爾法斯特女王大學(xué)訪問，2002年回國時創(chuàng)建了哈爾濱工業(yè)大學(xué)控制理論與制導(dǎo)技術(shù)研究中心，現(xiàn)為該研究中心主任。
1996年獲得教育部跨世紀人才基金資助，1999年獲得國家杰出青年科學(xué)基金資助，2000年受聘為哈爾濱工業(yè)大學(xué)導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制學(xué)科長江學(xué)者特聘教授；2005年任“魯棒控制理論及其在航天控制中的應(yīng)用”教育部長江學(xué)者創(chuàng)新團隊項目負責人，并入選IET Fellow；2010年任“航天飛行器的魯棒控制理論與應(yīng)用”國家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新群體項目負責人；2011年任國家某重大專項制導(dǎo)控制基礎(chǔ)研究領(lǐng)域“十二五”規(guī)劃重大合同項目負責人；另任國家863計劃航空航天領(lǐng)域“十一五”專家組成員、航天科技集團第五研究院“空間智能控制技術(shù)國防科技重點實驗室”一、二屆學(xué)術(shù)委員會委員，教育部科技委信息學(xué)部委員，中國自動化學(xué)會常務(wù)理事與控制理論專業(yè)委員會副主任等職。
作為完成人獲得國家自然科學(xué)獎二等獎兩項、省部級自然科學(xué)獎一等獎兩項、省部級科技進步獎二等獎三項，另獲第四屆中國青年科技獎，2014年被評為全國優(yōu)秀科技工作者；發(fā)表SCI論文260余篇，特別在國際自動控制領(lǐng)域刊物IEEE Trans. Automatic Control、Automatica 和IET Proc. Control Theory and Application分別發(fā)表論文21篇、16篇和28篇；出版英文著作3部，由國際著名出版社Springer和CRC Press（Taylor&Francis Group）出版，出版的中文著作《線性系統(tǒng)理論》獲得第八屆全國優(yōu)秀科技圖書獎二等獎和第十一屆中國圖書獎；培養(yǎng)碩士生59人、博士生53人，其中全國優(yōu)秀博士學(xué)位論文獎獲得者2人，在所培養(yǎng)的博士生中，已有人成長為新世紀人才、長江學(xué)者和國家杰出青年基金獲得者。
系統(tǒng)地建立了控制系統(tǒng)的參數(shù)化設(shè)計理論和方法，并結(jié)合國家重大專項項目以及基金委、航天集團、總裝和二炮的科研項目研究，將提出的理論方法成功地應(yīng)用于航天飛行器控制和磁浮系統(tǒng)控制。提出的典型算法和方法被國際學(xué)者在論文中公開稱為“段算法”和“段方法”，并被國際學(xué)者成功應(yīng)用于自動發(fā)電系統(tǒng)和四旋翼飛行器等實際系統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計。
目錄
"信息化與工業(yè)化兩化融合研究與應(yīng)用"叢書序
前言
符號說明
第6章極點配置與特征結(jié)構(gòu)配置1
6.1線性系統(tǒng)的常規(guī)控制律1
6.1.1線性定常狀態(tài)反饋控制律1
6.1.2定常線性輸出反饋控制律3
6.1.3線性定常輸出動態(tài)補償器4
6.2極點配置問題及其解的存在性6
6.2.1極點配置問題的描述6
6.2.2狀態(tài)反饋極點配置問題的解的存在性7
6.2.3輸出反饋極點配置問題的解的存在性10
6.3狀態(tài)反饋極點配置問題的求解方法12
6.3.1單輸入系統(tǒng)的情形12
6.3.2多輸入系統(tǒng)的情形13
6.4狀態(tài)反饋特征結(jié)構(gòu)配置17
6.4.1問題的描述18
6.4.2特征結(jié)構(gòu)配置問題與Sylvester方程18
6.4.3問題的求解19
6.4.4算例21
6.5輸出反饋特征結(jié)構(gòu)配置23
6.5.1配置閉環(huán)右特征向量的求解方法24
6.5.2配置閉環(huán)左特征向量的求解方法25
6.5.3同時配置閉環(huán)左、右特征向量的求解方法27
6.5.4關(guān)于方法的幾點討論29
6.5.5算例30
6.6動態(tài)補償器特征結(jié)構(gòu)配置32
6.6.1問題的描述32
6.6.2準備工作34
6.6.3問題的求解34
6.6.4算法37
6.6.5算例37
6.7模型匹配問題39
6.7.1問題的描述39
6.7.2問題的求解40
6.7.3算例42
6.8小結(jié)43
思考與練習(xí)44
第7章 鎮(zhèn)定問題與漸近眼蹤問題48
7.1鎮(zhèn)定問題及其解的存在性48
7.1.1鎮(zhèn)定問題的描述48
7.1.2狀態(tài)反饋鎮(zhèn)定問題的解的存在性49
7.2線性系統(tǒng)的狀態(tài)反饋鎮(zhèn)定律設(shè)計52
7.2.1能控條件下的鎮(zhèn)定律設(shè)計52
7.2.2可穩(wěn)條件下的鎮(zhèn)定控制律設(shè)計53
7.3漸近跟蹤問題——一定常參考信號的情形56
7.3.1問題的描述56
7.3.2控制律設(shè)計57
7.3.3算例59
7.4模型參考輸出跟蹤問題60
7.4.1問題的描述60
7.4.2解的存在性61
7.4.3問題的求解63
7.4.4算例65
7.5小結(jié)67
思考與練習(xí)68
第8章 線性二次型最優(yōu)控制71
8.1變分法簡介71
8.1.1及其變分71
8.1.2的極值72
8.1.3最優(yōu)控制問題75
8.2有限時間狀態(tài)調(diào)節(jié)器問題76
8.2.1問題的描述77
8.2.2有限時間最優(yōu)狀態(tài)調(diào)節(jié)器77
8.2.3關(guān)于結(jié)果的幾點說明80
8.2.4算例81
8.3無限長時間狀態(tài)調(diào)節(jié)器問題83
8.3.1問題的描述與調(diào)節(jié)器形式83
8.3.2閉環(huán)穩(wěn)定性85
8.3.3算例86
8.4輸出調(diào)節(jié)器問題87
8.4.1線性時變系統(tǒng)的情形87
8.4.2線性定常系統(tǒng)的情形88
8.4.3算例89
8.5輸出跟蹤問題90
8.5.1線性時變系統(tǒng)的情形91
8.5.2線性定常系統(tǒng)的情形93
8.5.3算例93
8.6小結(jié)95
思考與練習(xí)95
第9章 線性系統(tǒng)中的解耦問題98
9.1輸入輸出解耦問題98
9.1.1輸入輸出動態(tài)解耦問題98
9.1.2輸入輸出靜態(tài)解耦問題99
9.1.3靜態(tài)解耦條件與算法100
9.1.4算例102
9.2輸入輸出動態(tài)解耦可解禍條件102
9.2.1傳遞函數(shù)矩陣的兩個特征量103
9.2.2動態(tài)解耦條件105
9.3輸入輸出動態(tài)解耦算法與算例109
9.3.1解耦控制算法109
9.3.2算例111
9.4干擾解耦114
9.4.1問題的描述114
9.4.2閉環(huán)特征結(jié)構(gòu)115
9.4.3靜態(tài)干擾解耦116
9.4.4動態(tài)干擾解耦117
9.4.5算例117
9.5跟蹤系統(tǒng)中的干擾解耦119
9.5.1問題的提法119
9.5.2參考信號和干擾信號的模型120
9.5.3漸近跟蹤與干擾解耦的實現(xiàn)121
9.5.4算例125
9.6小結(jié)127
思考與練習(xí)128
第10章 狀態(tài)觀測器設(shè)計130
10.1全維狀態(tài)觀測器130
10.1.1全維狀態(tài)觀測器的結(jié)構(gòu)131
10.1.2全維狀態(tài)觀測器的存在條件132
10.1.3算法與算例133
10.2降維狀態(tài)觀測器135
10.2.1設(shè)計原理135
10.2.2算法與算例138
10.3Luenberger函數(shù)觀測器140
10.3.1問題的描述140
10.3.2觀測器條件141
10.3.3設(shè)計方法143
10.3.4算法與算例144
10.4觀測器狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)與分離原理146
10.4.1三種觀測器之間的聯(lián)系146
10.4.2基于狀態(tài)觀測的反饋控制律148
10.4.3環(huán)系統(tǒng)148
10.4.4分離原理150
10.5環(huán)路傳遞復(fù)現(xiàn)問題151
10.5.1問題的描述151
10.5.2LTR條件153
10.5.3實現(xiàn)方法153
10.6全維P1觀測器155
10.6.1問題的描述155
10.6.2全維P1觀測器條件156
10.6.3環(huán)系統(tǒng)及分離原理157
10.6.4全維P1觀測器設(shè)計159
10.6.5算法及算例161
10.7小結(jié)162
思考與練習(xí)164
第11章 離散線性系統(tǒng)理論166
11.1離散動態(tài)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述166
11.1.1離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述166
11.1.2脈沖傳遞函數(shù)矩陣167
11.2線性離散系統(tǒng)的運動分析168
11.2.1迭代法求解線性離散系統(tǒng)的狀態(tài)方程168
11.2.2線性離散系統(tǒng)的運動規(guī)律169
11.3線性連續(xù)系統(tǒng)的時間離散化171
11.3.1實方法171
11.3.2三點基本假設(shè)172
11.3.3基本結(jié)論173
11.4離散時間系統(tǒng)的穩(wěn)定性176
11.4.1離散時間系統(tǒng)的Lyapun0v穩(wěn)定性176
11.4.2離散時間系統(tǒng)的Lyapun0v主穩(wěn)定性定理178
11.4.3線性離散時間系統(tǒng)的穩(wěn)定性判定179
11.4.4SchurC0hn判據(jù)180
11.5離散時間系統(tǒng)的能控性和能觀性182
11.5.1能控性和能達性182
11.5.2能控性判據(jù)184
11.5.3能觀性及其判據(jù)186
11.5.4規(guī)栩分解與規(guī)栩范187
11.6連續(xù)系統(tǒng)時間離散化后保持能控和能觀的條件188
11.6.1問題的描述與結(jié)論188
11.6.2定理11.6.1的證明189
11.6.3算例192
11.7離散系統(tǒng)的控制問題192
11.7.1離散線性系統(tǒng)的狀態(tài)反饋極點配置193
11.7.2離散線性系統(tǒng)的狀態(tài)反饋鎮(zhèn)定194
11.7.3離散線性系統(tǒng)的全維狀態(tài)觀測器195
11.8極點配置有限時間線性二次調(diào)節(jié)196
11.9無限時間二次調(diào)節(jié)204
11.10小結(jié)208
思考與練習(xí)209
第12章 魯棒控制211
12.1魯棒性211
12.1.1魯棒性的定義211
12.1.2魯棒性分析問題212
12.2魯棒控制的研究內(nèi)容215
12.2.1控制系統(tǒng)的魯棒性分析215
12.2.2魯棒控制系統(tǒng)設(shè)計217
12.3時域穩(wěn)定魯棒性分析219
12.3.1問題的提出219
12.3.2非線性攝動系統(tǒng)的穩(wěn)定魯棒性分析220
12.3.3線性攝動系統(tǒng)的穩(wěn)定魯棒性分析222
12.3.4關(guān)于結(jié)果的進一步討論224
12.4線性系統(tǒng)的輸出反饋魯棒鎮(zhèn)定227
12.4.1問題的描述227
12.4.2預(yù)備結(jié)果228
12.4.3穩(wěn)定魯棒性條件229
12.4.4求解算法230
12.4.5算例232
12.5魯棒極點配置233
12.5.1問題的描述233
12.5.2閉環(huán)特征值靈敏度234
12.5.4算例236
12.6魯棒Luenberger觀測器設(shè)計241
12.6.1問題的提出241
12.6.2觀測器設(shè)計的參數(shù)化方法243
12.6.3魯棒觀測器設(shè)計244
12.6.4算例244
12.7小結(jié)248
思考與練習(xí)250
參考文獻251
索引263
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