0.5 本书综述
现代控制理论研究范畴较广,线性系统理论、最优控制、系统辨识、最优估计理论、自适应控制均是现代控制理论的重要内容,但受教学学时和教材篇幅的限制,难以做到面面俱到。考虑到线性系统理论是现代控制理论的基础,最优控制是现代控制理论的核心,本书从工程应用角度出发,以线性系统理论的时域分析和最优控制为主线,介绍现代控制理论的基本方法。其中,线性系统理论部分主要阐述状态空间分析法和综合法的基本内容,包括动态系统的状态空间描述、动态系统的定量分析(状态方程的解)和定性分析(能控性、能观测性、李亚普诺夫稳定性)、动态系统的综合(状态反馈与状态观测器设计);最优控制部分在介绍解决最优问题3种基本方法(变分法、极小值原理、动态规划法)的基础上,阐述两类典型最优反馈系统的设计(线性二次型最优控制、最小时间控制)。鉴于MATLAB已成为国际控制领域应用广泛的工具软件,本书在保证理论知识体系结构完整的前提下,融入了MATLAB应用。
为了避免使现代控制理论的概念、方法仅仅停留在数学表达式上,本书编者作了一些努力,试图形成如下特色:
(1)结构清晰,便于学生从整体上掌握现代控制理论的基本思路和方法。本书贯穿了动态系统在状态空间数学模型基础上的定量分析,定性分析,极点配置,最优反馈控制这一结构主线。
(2)注重物理概念,避免烦琐数学推导,突出现代控制理论的工程应用背景,便于指导学生运用理论解决实际问题。例如,第4章编写了李亚普诺夫直接法应用举例,第5章编写了线性控制系统理论的工程应用举例,第6章编写了最优控制理论的工程应用举例。
(3)在阐述现代控制理论的基本方法时,注意与经典控制理论基本方法的联系与比较。
(4)在保证理论知识体系结构完整的前提下,融入MATLAB在线性系统理论和最优控制中的应用。
(5)每章均有较丰富的例题、习题与思考题、上机实验题,便于学生对所讨论的问题有更为深入的理解,并有利于学生自学能力、计算机应用能力和研究能力的提高。