线性系统理论及电网络应用PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

线性系统理论及电网络应用PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 线性系统理论的数学基础1

1．1 矩阵1

1．1．1 特征阵与特征多项式1

1．1．2 最小多项式2

问题讨论1：最小多项式fm（s）与特征多项式fc（s）的关系2

1．1．3 约当标准形3

1．1．4 循环阵6

1．1．5 指数函数矩阵eAt7

1．2 线性空间与线性变换8

1．2．1 线性空间8

1．2．2 线性相关性9

1．2．3 坐标与坐标变换10

1．2．4 子空间13

1．2．5 线性映射16

小结与评注23

习题24

第2章 系统状态方程及其描述26

2．1 线性系统的微分方程描述26

2．2 系统的输入—输出描述28

2．2．1 单输入—单输出系统的描述28

2．2．2 多输入—多输出系统的描述29

2．3 系统的状态方程描述29

问题讨论2：电力拖动系统的动态方程及其框图34

2．4 状态方程的求解37

2．4．1 矩阵指数函数eAt37

2．4．2 输入u（t）？0时，状态方程的求解38

2．4．3 状态方程的求解39

2．5 由状态方程求系统的传递函数阵40

2．5．1 单输入—单输出的系统40

2．5．2 多输入—多输出系统41

2．6 由传递函数阵求系统状态方程43

2．6．1 单输入—单输出系统的实现43

2．6．2 多输入—多输出系统的实现47

小结与评注51

习题52

第3章 线性系统的能控性和能观性57

3．1 线性系统的能控性及其判别准则58

3．2 线性系统的能观性及其判别准则62

问题讨论3：分析有源滤波电路的能控性与能观性66

问题讨论4：流体力学系统模拟66

3．3 线性非时变系统的能控性和能观性的几何判据69

3．3．1 线性非时变系统的能控性几何判据69

3．3．2 线性非时变系统的能观性几何判据71

3．4 线性系统的坐标变换及其结构形式74

3．4．1 坐标变换的意义、特点及方法74

问题讨论5：电力拖动系统通过坐标变换转化为标准形75

问题讨论6：坐标变换在电路中的物理意义77

问题讨论7：坐标变换对电网络特性的影响78

3．4．2 系统能控的结构形式79

3．4．3 系统能观的结构形式83

3．5 系统的标准结构形式87

3．5．1 状态空间的标准分解87

3．5．2 系统的标准结构形式87

3．6 能控性与能观性的对偶92

3．7 传递函数阵及其零极点对消93

3．7．1 状态方程与传递函数阵93

问题讨论8：有源滤波电路的传递函数94

3．7．2 传递函数的零极点相消96

问题讨论9：电网络传递函数（阵）的零极点相消与网络的状态能控能观性的关系96

问题讨论10：传递函数出现零极点相消时的状态空间分解98

3．8 系统的输出能控性100

问题讨论11：矿井提升机双机拖动的调速系统102

小结与评注105

习题105

第4章 线性非时变系统标准形及其最小实现111

4．1 龙伯格（Luenberger）标准形111

4．2 约当标准形117

4．3 最小实现125

问题讨论12：极点互异的真有理传递函数阵的最小实现131

问题讨论13：用有源R—C网络综合“最小实现”的动态方程136

小结与评注141

习题142

第5章 李雅普诺夫稳定性理论及其在控制系统中的应用148

5．1 李雅普诺夫稳定性的基本概念148

5．1．1 平衡状态148

5．1．2 稳定性的有关定义149

5．2 李雅普诺夫第一法151

问题讨论14：用求解“特征根”方法分析文氏电桥的稳定性152

5．3 李雅普诺夫第二法153

5．3．1 大范围渐近稳定的判别定理155

5．3．2 李雅普诺夫意义下稳定的判别定理157

5．3．3 系统不稳定的判别定理157

5．4 线性系统的李雅普诺夫判据158

问题讨论15：用李雅普诺夫判据分析选频网络的稳定性条件161

5．5 李雅普诺夫理论在参数优化问题中的应用162

小结与评注165

习题165

第6章 状态反馈与状态观测器的设计169

6．1 状态反馈与输出反馈169

6．1．1 状态反馈169

6．1．2 输出反馈170

6．1．3 闭环系统的能控性与能观性171

问题讨论16：线性闭环系统的零点问题172

问题讨论17：多变量闭环系统零极点对消问题173

6．2 状态反馈极点配置：单输入系统174

6．2．1 系统为能控标准形174

6．2．2 系统为能控的极点配置175

6．2．3 系统能控的第二种求解方法177

6．2．4 系统能控的第三种求解方法178

6．2．5 系统能控的直接求解法178

6．3 状态反馈极点配置：多输入系统179

6．3．1 多输入系统的状态反馈极点配置的思路与算法179

6．3．2 极点配置的简化算法182

6．3．3 不完全能控系统的极点配置183

6．3．4 龙伯格（Luenberger）标准形与极点配置185

6．4 状态重构与观测器的设计187

6．5 全维状态观测器：单输出能观系统189

6．5．1 系统为能观标准形189

6．5．2 系统能观而非能观标准形189

6．5．3 系统能观的简化算法192

6．5．4 构造观测器的直接算法193

6．6 全维状态观测器：多输出能观系统193

6．6．1 观测器设计的通用方法193

6．6．2 使用龙伯格标准形构造观测器196

6．6．3 不完全能观系统的观测器设计199

6．7 降维观测器202

6．7．1 最低维观测器的设计202

6．7．2 降维观测器的设计204

6．8 带有状态观测器的反馈控制系统206

6．8．1 系统结构与状态空间表达式（输出动态反馈补偿器）206

6．8．2 闭环系统的基本特征207

问题讨论18：在卡尔曼结构形式下的输出动态补偿器普遍形式的“固定模问题”210

问题讨论19：在外部干扰作用下可控硅——电机系统的最低维观测器的设计问题215

小结与评注217

习题218

第7章 调节器与鲁棒（Robust）调节器的设计228

7．1 调节器问题的状态方程描述228

7．2 基本原理与闭环系统实现静态无差的判据229

7．3 调节器设计231

7．3．1 纯增益调节器231

7．3．2 调节器的设计问题233

7．3．3 内模原理237

7．4 鲁棒（Robust）调节器239

7．4．1 鲁棒调节器的基本概念239

7．4．2 鲁棒调节器的结构形式241

7．4．3 鲁棒调节器的设计244

问题讨论20：用下例证明伺服补偿器的作用在于：当外部输入到输出的传递函数中，产生刚好与“外部输入极点”相同的零点时，会产生零极点相消达到输出调节250

7．5 调节器问题的一般形式254

7．5．1 问题的提出254

7．5．2 调节器的设计254

问题讨论21：SCR—D电机调速系统调节器的设计256

7．5．3 鲁棒调节器的一般形式设计257

问题讨论22：当外部干扰f=Asin（t+0）作用于线性系统2/s+1时，鲁棒调节器的设计259

问题讨论23：当线性系统存在外部干扰f与给定值同时作用时，鲁棒调节器的设计262

小结与评注268

习题268

第8章 离散系统导论274

8．1 离散系统的状态方程描述274

8．1．1 状态方程274

8．1．2 状态方程的求解——系统的动态响应274

8．1．3 由系统状态方程求系统的传递函数阵276

8．1．4 由传递函数阵求系统的状态方程表示278

8．2 系统的稳定性及其判别准则281

8．2．1 系统的稳定性281

8．2．2 劳斯—霍尔维茨判别准则281

8．2．3 李雅普诺夫判别准则283

问题讨论24：用两种方法求线性非时变离散系统的稳定性284

8．3 离散线性系统的结构形式285

8．3．1 能达性285

8．3．2 能观性287

8．3．3 系统的结构形式289

8．3．4 最小实现问题290

8．4 极点配置与观测器的设计291

8．4．1 极点配置291

8．4．2 观测器的设计292

8．4．3 带观测器的输出动态反馈补偿器设计292

问题讨论25：离散系统的动态反馈补偿器的设计292

8．5 调节器设计294

8．6 采样系统296

8．6．1 输入为常值（在一个采样周期内）时的连续系统的离散化296

问题讨论26：线性非时变连续系统离散化的状态空间表达式及其能控性、能观性的讨论298

8．6．2 输入为脉冲函数时连续系统的离散化300

问题讨论27：生产库存系统的控制300

小结与评注304

习题304

附录312

问题讨论28：双机拖动系统鲁棒（Robust）调节器的设计（全书小结）312

习题参考答案320

参考文献333