具体描述
内容简介
本书是工科大学“自动控制原理”课程的教科书。在处理传统控制理论与状态空间控制
理论的关系上，本书既不把二者截然分割，又不勉强“结合”，而采取“数学描述统一，工程
研究分开”的方法。在状态空间控制理论的陈述方法上，本书努力避免单调繁冗的数学论证
模式。而尽量联系工程实际。这些特点使本书既保持应有的理论水平，又适合于实际教学使
用。
本书上册叙述控制系统的数学描述（传统的和状态空间的）和传统控制理论的大部分内
容。下册除采样控制、非线性控制外，主要叙述状态空间控制理论和最优控制。
本书可作为工科大学电类专业和其他专业本科生的教科书，也可作为科技和工程人员的
参考。
作者简介
目录信息
第七章 线性系统的结构分析。
7.1引言
7.2特征值规范型
7.2.1对角线规范型
7.2.2特征向量和状态运动的模态
7.2.3模态规范型
7.2.4约当规范型
7.2.5由可控或可观规范型化特征值规范型
7.3状态可控性
7.3.1状态可控性的实例
7.3.2状态可控性定义
7.3.3状态可控性的模态判据
7.3.4状态可控性的代数判据
7.4状态可观性和对偶原理
7.4.1状态可观性的实例
7.4.2状态可观性定义
7.4.3状态可观性的模态判据
7.4.4对偶原理
7.4.5对偶原理的直接应用
7.5系统的结构分解
7.6状态可控性可观性与传递函数矩阵
7.6.1单输入量单输出量系统的零极相消
7.6.2多输入量多输出量系统的零极相消
7.6.3状态可控性和可观性的频域判据
7.6.4输出可控性
7.7可控规范型和可观规范型
7.7.1单输入量系统的可控规范型
7.7.2用矩阵行列初等变换方法求可控规范型
7.7.3单输出量系统的可观规范型
7.7.4多变量系统的可控规范型
7.7.5多变量系统的可观规范型
7.8反馈控制对可控性和可观性的影响
7.8.1输出反馈和状态反馈
7.8.2反馈控制对可控性和可观性的影响
7.8.3化完全可控的多输入量系统为对单输入量完全可控
7.9传递函数矩阵的实现
7.9.1实现和最小实现
7.9.2标量传递函数的实现
7.9.3传递函数矩阵的实现
7.9.4直接寻找最小实现的方法
7.10 小结
习题
第八章 线性定常系统的综合
8.1闭环系统的极点配置
8.1.1单输入量系统的极点配置
8.1.2多输入量系统极点配置的一种方法
8.1.3闭环极点配置定理及其讨论
8.1.4镇定问题
8.1.5输入变换矩阵和静态特性
8.2解耦问题
8.2.1可解耦性
8.2.2用逆系统方法实现闭环解耦控制
8.2.3解耦阶常数的性质
8.2.4积分型解耦系统的特点
8.2.5闭环a阶极点配置
8.2.6解耦系统的零点
8.3状态重构问题
8.3.1全维观测器
8.3.2系统引入观测器后的频域性质
8.3.3降维观测器
8.4带有观测器的反馈控制系统
8.4.1闭环系统结构及其极点分离性
8.4.2闭环传递函数矩阵的零极相消
8.4.3重构状态反馈和一种带补偿器输出反馈间的等价性
8.5有外扰时控制系统的综合
8.5.1调节器问题的提法
8.5.2闭环系统实现静态无差的判据
8.5.3外扰状态可直接测量时的综合方法
8.5.4外扰状态观测器和内模原理
8.6鲁棒调节器
8.6.1常值扰动下的鲁棒调节器
8.6.2鲁棒调节器的频域性质
8.6.3鲁棒调节器的构造
8.7小结
习题
第九章 采样控制系统
9.1引言
9.2采样过程和采样定理
9.3保持器
9.4Z变换
9.4.1线性常系数差分方程
9.4.2Z变换
9.5脉冲传递函数
9.5.1脉冲传递函数
9.5.2串联环节的脉冲传递函数
9.5.3闭环系统的脉冲传递函数
9.6采样系统的稳定性
9.6.1s平面与z平面的映射关系
9.6.2采样系统稳定的充分必要条件
9.6.3参数对稳定性的影响
9.7采样系统的动态特性分析
9.7.1闭环极点和零点与脉冲响应的关系
9.7.2采样系统的静态误差
9.8采样系统的数字校正
9.9离散系统的状态空间描述
9.9.1化标量差分方程为离散状态方程
9.9.2化脉冲传递函数为离散状态方程
9.9.3线性连续系统状态方程的离散化
9.10离散系统的可控性和可观测性问题
9.10.1离散系统的可控性和可观测性判据
9.10.2连续时间系统离散化后保持可控性和可观测性条件
9.11小结
习题
第十章 李亚普诺夫方法分析控制系统稳定性
10.1李亚普诺夫稳定性
10.1.1运动稳定性和平衡状态
10.1.2李亚普诺夫稳定性定义
10.1.3二次型函数的定号性和Sylvester（赛尔维斯特）定理
10.2李亚普诺夫稳定性基本定理
10.2.1李亚普诺夫第一方法
10.2.2李亚普诺夫稳定性基本定理
10.2.3判断稳定和不稳定的定理
10.2.4渐近稳定的附加条件
10.3李亚普诺夫方法在线性定常系统中的应用
10.3.1用李亚普诺夫第二方法判定线性定常系统的渐近稳定性
10.3.2系统响应的快速性指标
10.3.3参数的最优化设计
10.3.4状态反馈的设计
10.4构造李亚普诺夫函数的一些方法
10.4.1克拉索夫斯基方法
10.4.2变量梯度法
10.5小结
习题
第十一章 非线性控制系统
11.1引言
11.2相平面法的概念
11.2.1相平面、相轨迹和相平面图
11.2.2相轨迹的性质
11.3相平面图的绘制方法
11.3.1解析法
11.3.2等倾线法
11.3.3圆弧近似法
11.4.相平面图的分析
11.4.1由相平面图求系统运动的时间函数
11.4.2奇点和极限环
11.4.3线性系统的相平面分析
11.4.4非线性控制系统的相平面分析
11.5非线性特性的描述函数
11.5.1描述函数法的基本概念
11.5.2描述函数的计算
11.6 非线性系统的描述函数分析
11.6.1乃奎斯特图上的稳定性分析
11.6.2在对数频率特性曲线上的稳定性分析
11.7Popov（波波夫）法
11.7.1波波夫定理
11.7.2线性部件在原点具有一个极点的情况
11.7.3极点移动法
11.8改善非线性系统性能的措施
11.8.1对线性部分进行校正
11.8.2改变非线性特性
11.9利用非线性特性改善控制系统性能
11.9.1非线性阻尼校正
11.9.2非线性滞后校正
11.9.3非线性积分器
11.9.4非线性相角超前校正
11.10小结
习题
第十二章 最优控制
12.1最优控制的数学描述
12.2向量、矩阵导数
12.3函数极值、参数最优化问题
12.4变分法及其在最优控制中的应用
12.4.1变分法的基本概念
12.4.2Euler（欧拉）方程与横截条件
12.4.3变分法在最优控制中的应用
12.5极大值原理
12.5.1自由末端的极大值原理
12.5.2极大值原理的几种具体形式
12.6时间最优控制
12.6.1Bang－Bang控制原理
12.6.2二阶积分系统的时间最优控制
12.6.3简谐振荡型受控系统的最速控制
12.7动态规划
12.7.1多级决策过程与最优性原理
12.7.2线性离散系统二次型性能指标的最优控制
12.7.3连续动态规划――哈密顿－雅可比方程
12.8线性系统二次型性能指标的最优控制
12.8.1二次型性能指标
12.8.2有限时间状态调节器问题
12.8.3定常状态调节器
12.8.4最优反馈系统的稳定性
12.9最优调节器问题的推广
12.9.1输出调节器问题
12.9.2非零给定点调节器问题
12.9.3 PI调节器
12.9.4最优跟踪问题
习题
· · · · · · (收起)
读后感
用户评价
我必须承认，这本书的某些章节在深度上是相当惊人的，特别是关于非线性控制和现代控制理论的部分，那种严谨的数学推导和对系统特性的深刻剖析，即使是对于有一定基础的学习者来说，也需要反复研读才能领会其精髓。作者似乎对如何构建一个具有强大逻辑支撑的知识体系有着近乎偏执的追求。例如，在讨论最优控制时，对庞特里亚金极大值原理的阐述，那逻辑链条之精密，仿佛在搭建一座无懈可击的数学大厦，每一步的论证都建立在前一步坚实的基础上。我花了好大力气才理解了哈密顿函数在其中扮演的核心角色，以及它如何巧妙地将变分法与控制问题联系起来。这本书的阅读体验更像是在攀登一座知识的高峰，虽然过程艰辛，每进一步都伴随着对自身理解深度的拷问，但一旦成功登顶，那种“尽揽众山小”的豁然开朗感是无与伦比的。它不是一本可以轻松翻阅的读物，更像是一部需要投入全部心力去“征服”的学术巨著，对读者的数学素养和逻辑思维能力提出了很高的要求。
读完这本书，我最大的感受是它在知识的广度和深度上达到了一个近乎完美的平衡点，但这种平衡的背后，隐藏着一种对“系统思维”的反复强调。它不满足于教会读者如何应用某一个特定的算法，而是致力于培养读者从一个宏观的、整体的角度去审视一个动态过程。比如，在讨论鲁棒控制时，它不仅仅停留在H无穷范数的计算上，更深入探讨了不确定性对系统性能的本质影响，并引导读者思考如何设计出能在各种“意外情况”下依然保持稳定和良好性能的控制器。这种思维方式的训练，远比单纯掌握几个公式要宝贵得多。它教会我的是一种解决复杂工程问题的哲学：承认不完美，量化不确定性，并通过结构化的方法去驾驭这种不确定性，而不是期望一个“完美”的解决方案。这种潜移默化的思想熏陶，是这本书最宝贵的财富。
这本书的配套资源（如果能有的话，我这里指的是作者在讲解思路上的延伸）虽然在初次接触时略显挑战，但一旦你适应了它的叙事节奏，你会发现它对后续学习的引导作用非常强悍。作者在每章末尾的总结部分，总能精准地勾勒出本章知识点与其他控制理论分支之间的内在联系，这种“导航图”式的总结，避免了知识点的孤立存在。特别是对于自适应控制和最优估计这些前沿话题的处理，它并没有将它们写成遥不可及的空中楼阁，而是通过清晰的脉络，展示了它们是如何从经典理论的局限性中“生长”出来的。这本书的编写者显然对控制科学的发展历史有着深刻的理解，并将这种历史的纵深感融入了教学体系中，使得读者在学习新工具时，能够理解其产生的必然性，从而更好地掌握其适用范围和潜在的局限性。它不仅是一本教材，更像是一位资深导师的多年教学心得结晶。
这本《自动控制原理（下册）》的书拿到手，我本以为它会像我之前读过的那些理论性很强的教科书一样，充斥着晦涩难懂的数学公式和抽象的系统描述，读起来就像是在啃一块硬邦邦的石头。没想到，这本书的编排和讲解方式却出乎我的意料。它并没有一开始就堆砌复杂的拉普拉斯变换或者Z变换，而是从一些更贴近实际工程应用的案例入手，比如电机调速、温度控制这些场景，让读者对“控制”这个概念有一个初步的、直观的认识。作者在引入新的理论工具时，总是会先解释清楚这个工具能解决什么样的问题，而不是单纯地罗列定理和推导过程。比如讲到根轨迹法时，它会用非常生动的语言描述系统的稳定性是如何随着控制器参数的变化而变化的，图形的“舞动”仿佛就在眼前。这种由浅入深，理论与实践紧密结合的叙述方式，极大地降低了学习门槛，让我这个非科班出身的爱好者也能勉强跟上思路，而不是一头雾水地陷入公式的迷宫。可以说，它成功地架起了一座连接抽象理论和具体工程实践的桥梁，这一点非常值得称赞。
这本书的排版和图表设计，说实话，有些地方显得略微老派，缺乏当前一些新教材那种花哨的色彩和现代感，但我很快就发现，这种朴素反而带来了一种沉稳和专业的气质。图表的清晰度是毋庸置疑的，无论是时域响应曲线还是频域分析图，线条都非常锐利，标注清晰，这对于精确地判断系统性能至关重要。更让我欣赏的是，书中的例题设计极具代表性，它们往往不是那种为了展示某个公式而刻意构造出来的“玩具问题”，而是直击经典控制工程中的核心难点。每一个例题的求解过程都详略得当，既没有省略关键的推导步骤，也没有冗余地重复基础知识。我特别喜欢它在讲解状态观测器时，是如何通过一个具体的例子，一步步展示了如何利用系统的输入输出信息来“重建”无法直接测量的内部状态，这种手把手的示范，比干巴巴的理论陈述要有效得多，让我真切感受到了控制理论在工程实践中的强大力量。
