線性系統(tǒng)控制理論

　　本書的設(shè)想是讓一個對線性控制理論不甚了解或完全不了解的讀者能夠較快地掌握到本世紀(jì)80年代之前在線性控制理論研究方面的主要結(jié)論。學(xué)習(xí)本書要求掌握代數(shù)，微分方程、復(fù)變函數(shù)及泛函分析的基礎(chǔ)知識，尤其是應(yīng)該精通矩陣?yán)碚?，而泛函分析?shí)在很基本。本書的內(nèi)容大致分成兩類：傳統(tǒng)內(nèi)容和補(bǔ)充內(nèi)容，這里所說的補(bǔ)充內(nèi)容是指在尋常的教材中不多見的內(nèi)容。傳統(tǒng)內(nèi)容指第二、第三、第四、第五各章和第六章的一部分。第二章講述經(jīng)典控制理論，編者之所以還要講述這部分知識，是因?yàn)榻?jīng)典控制技術(shù)在當(dāng)前的工程界還有著廣泛的應(yīng)用。該章用濃縮的方法，介紹了經(jīng)典控制中的時域分析法。第三章討論穩(wěn)定性，編者采用比較現(xiàn)代的語言和方法來處理這章的內(nèi)容，同時，一些經(jīng)典的穩(wěn)定性判據(jù)也放在該章。第四章是能控性和能觀性，這是60年代以來線性系統(tǒng)教材的傳統(tǒng)內(nèi)容，本章的特點(diǎn)是對能控性指數(shù)作了較為深入的討論，因?yàn)檫@類指數(shù)在以后的設(shè)計(jì)理論中有重要的作用。第五章關(guān)于實(shí)現(xiàn)理論，在溝通經(jīng)典控制方法和現(xiàn)代控制方法時，在時域與頻域描述相互轉(zhuǎn)換時，實(shí)現(xiàn)是一項(xiàng)根本的手段，本書在實(shí)現(xiàn)的形式上沒有很多的展開，重點(diǎn)放在實(shí)現(xiàn)的性質(zhì)上。第六章的前一部分討論狀態(tài)反饋的極點(diǎn)配置問題，一般的線性系統(tǒng)教材都會有這部分內(nèi)容，該章關(guān)于觀測器設(shè)計(jì)的內(nèi)容也較為常見，所以編者將它也作為傳統(tǒng)的部分；而該章討論的輸出反饋極點(diǎn)配置問題和特征結(jié)構(gòu)配置在一般的教材中不常見，特征結(jié)構(gòu)配置可以認(rèn)為是一種資源利用，它在進(jìn)一步的精確設(shè)計(jì)中有很大作用，而輸出反饋的極點(diǎn)配置問題至今尚未完全解決，編者的意圖是讓讀者了解這些問題，掌握研究的一般方法。第七章和第八章的內(nèi)容稱為補(bǔ)充內(nèi)容，在教材中不多見。第七章討論解耦和干擾解耦，這是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的兩項(xiàng)重要內(nèi)容。該章介紹的逆系統(tǒng)算法是70年代提出的一種有用的設(shè)計(jì)方法，還討論了系統(tǒng)的無窮零結(jié)構(gòu)。在許多設(shè)計(jì)中，如果能消除系統(tǒng)耦合，設(shè)計(jì)便轉(zhuǎn)化為單輸入單輸出系統(tǒng)的問題，方便得多了，所以解耦在工程上是很有實(shí)際意義的設(shè)計(jì)；系統(tǒng)總會受到干擾，抗干擾性也是控制系統(tǒng)的一大性能指標(biāo)，本章考慮的是系統(tǒng)輸出完全解脫外界干擾的條件。第八章研究分散控制系統(tǒng)。與分解與協(xié)調(diào)方法不同，分散控制假定各子系統(tǒng)間完全沒有信息交流。由于大系統(tǒng)的地域遼闊、信息割裂等特點(diǎn)，分散控制是大系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一種重要的實(shí)用方法。編者有意介紹在70年代取得的另一個重要成果：魯棒伺服控制。但由于篇幅原因，不得不割愛。為了使讀者對多項(xiàng)式矩陣?yán)碚撚幸粋€統(tǒng)一的起點(diǎn)，附錄給出有關(guān)多項(xiàng)式矩陣的一些有用結(jié)論。本書只考慮確定性系統(tǒng)，因而對70年代以來迅速發(fā)展的H控制以及近年來的智能控制沒有涉及，也沒有討論隨機(jī)系統(tǒng)的控制問題。由于對于自動控制專業(yè)的讀者來講，本書的大部分內(nèi)容是基礎(chǔ)的，因而書中對于幾乎所有的定理給出了嚴(yán)格證明。但是如果讀者對證明的理解產(chǎn)生困難的時候，不妨先記住結(jié)論而繼續(xù)讀下文。

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