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| 內容簡介： |
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本书主要包括了现代控制理论中线性系统状态空间模型的建立、线性系统状态空间分析、状态反馈与极点配置及状态观测器，以及采样控制系统的分析与非线性控制系统的分析等内容。本书通过大量的例题与习题使学生能够逐步掌握各章的重点内容，并在内容安排上力求模块化，便于教学设计与学生自学。本书结合课程知识点，提供了关于控制专家及教育家的爱国情怀阅读资料，并以国家重大工程为例说明现代控制理论相关知识的应用，引导学生树立热爱科学、崇尚科学的理想情怀。此外，本书还提供了现代控制理论在产业中的应用案例。本书为高等学校现代控制理论课程教材，适用于自动化、电气工程及其自动化、机器人工程、测控技术与仪器等相关专业，并对从事控制工程领域工作的相关工程技术人员具有参考价值。
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| 目錄：
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第1章 绪论
1.1 控制技术发展概述 001
1.2 控制理论发展概述 002
1.3 现代控制理论与经典控制理论比较 003
拓展阅读 控制科学家钱学森的家国情怀 004
第2章 线性系统状态空间分析法
2.1 状态空间模型 005
2.1.1 系统状态空间的基本概念 005
2.1.2 系统状态空间表达式建立 007
2.2 线性系统的状态空间分析 017
2.2.1 状态空间模型的求解 017
2.2.2 线性定常系统的能控性与能观测性 023
2.3 状态反馈与极点配置 038
2.3.1 系统综合问题概述 038
2.3.2 状态反馈与输出反馈 039
2.3.3 状态反馈极点配置 040
2.4 状态观测器 045
2.4.1 全维状态观测器 045
2.4.2 最小阶状态观测器 050
2.4.3 分离原理 055
本章小结 057
拓展阅读 现代控制理论在“天问一号”中的应用 057
习题 057
第3章 采样控制系统分析方法
3.1 概述 061
3.2 采样与保持 062
3.3 采样信号的Z 变换 069
3.4 离散系统的数学模型 075
3.5 离散系统的求解 085
3.6 采样控制系统的性能分析 090
3.6.1 采样系统的稳定性分析 090
3.6.2 采样系统的稳态特性分析 095
3.6.3 采样系统的动态特性分析 100
3.7 离散系统的设计 102
本章小结 108
拓展阅读 中国现代控制理论的开拓者——关肇直 108
习题 108
第4章 非线性控制系统分析方法
4.1 概述 111
4.2 李雅普诺夫稳定性分析方法 116
4.3 描述函数法 130
4.4 相平面法 139
本章小结 145
拓展阅读 李雅普诺夫客观求实的科创精神 145
习题 146
附录
附录1 应用案例 148
案例1 基于扩张状态观测器的双关节机械臂迭代学习控制方法 148
案例2 永磁同步电机快速终端滑模控制 152
附录2 数学基础知识 156
附录3 常用时域函数拉氏变换和Z 变换表（附表4） 157
部分习题参考答案
参考文献
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| 內容試閱：
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20世纪60年代初，以状态空间法、极大值原理、动态规划、卡尔曼-布什滤波为基础的分析和设计控制系统方法的确立，标志着现代控制理论的形成。1962年，钱学森、吴文俊、吴有训、关肇直等国内一些优秀的科学家，以敏锐的洞察力，意识到现代控制理论在工业及国防现代化中的重要作用。在他们的共同努力及推动下，现代控制理论的研究逐渐在中国推广开来。
现代控制理论的核心是状态空间分析法，在控制系统科学史上处于绝对的统治地位。现代控制理论所包含的学科内容十分广泛，主要包括线性系统理论、非线性系统理论、离散时间系统理论、系统辨识理论、最优控制理论、随机控制理论和适应控制理论等。
本书的内容包括线性系统状态空间分析方法、采样控制系统分析方法、非线性控制系统分析方法三大模块。其中线性系统状态空间分析方法模块主要包括线性系统的状态空间建模、状态空间模型求解及线性系统的能控性与能观测性分析、状态反馈控制系统及状态观测器的设计方法；采样控制系统分析方法模块主要包括离散系统的建模、离散系统的求解、采样控制系统的性能分析及离散系统的设计方法等；非线性控制系统分析方法模块主要包括李雅普诺夫稳定性理论、描述函数法、相平面法等。
2019年8月中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于深化新时代学校思想政治理论课改革创新的若干意见》，2020年5月印发了《高等学校课程思政建设指导纲要》，这两个文件针对高校课程思政建设作出了指导意见。因此，本书结合课程思政建设要求，提供关于控制专家及教育家的爱国情怀、四个自信、社会责任感、国家重大工程、科学精神、科技进步等与课程教学知识点相关的阅读资料。
为了便于学习，本书附录给出了矩阵计算、拉普拉斯变换的基本性质、常用时域函数的拉氏变换和Z变换等基础知识。本书部分课后习题答案附有Matlab验证程序。
本书由北京化工大学祝海江、王友清、李大字，河南理工大学胡伟编著。
本书编写中的不妥之处，敬请各位老师和读者批评指正。
编著者
2024年4月
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