具体描述
全书分为10章，前9章是经典控制理论方面的内容，第10章是现代控制理论中状态空间分析法方面的部分内容。本书节选了原版教科书中的部分章节并作了注释和编译，通过阅读可以帮助读者尽快掌握本专业的基础词汇，提高阅读和理解专业文献的能力。
本书可作为工业自动化，自动控制，检测技术及仪器，机电一体化，导航、制导与控制专业本科开设“专业英语阅读”课程的教材。
书籍简介： 《现代控制系统原理及应用》 作者： 张伟 教授, 李明 博士 出版社： 华夏科技出版社 出版日期： 2023年10月 --- 内容概述： 《现代控制系统原理及应用》是一本面向控制工程、自动化、机械工程等相关专业的高年级本科生、研究生以及工程技术人员的深度参考书。本书旨在系统性地介绍现代控制理论的核心概念、分析方法和设计技术，并重点阐述这些理论在实际工程问题中的应用。 本书的结构经过精心设计，从经典控制理论的基础回顾开始，逐步过渡到更具挑战性的现代控制理论，包括状态空间法、最优控制、鲁棒控制以及非线性控制的基本思想。全书内容严谨、逻辑清晰，力求在理论深度与工程实践之间找到最佳平衡点。 第一部分：基础回顾与线性系统分析 本书首先对经典的反馈控制系统、传递函数模型、频率响应分析（Bode图、Nyquist图）进行了回顾，确保读者具备必要的工程背景知识。随后，深入探讨了线性时不变（LTI）系统的状态空间表示法。这部分详细介绍了系统的能控性、可观测性分析，以及如何利用这些性质来设计状态反馈控制器和状态观测器（如Luenberger观测器）。通过大量实例，读者将掌握如何利用矩阵运算工具来理解和分析复杂系统的内部动态行为。 第二部分：现代控制设计方法 核心章节着重于现代控制器的设计。在极点配置的基础上，本书详细讲解了使用状态反馈和观测器结合实现渐近稳定的综合设计方法。此外，还引入了卡尔曼滤波器的基本原理，这对于处理实际系统中存在的测量噪声至关重要。对于那些无法完全测量的系统状态，本书展示了如何利用卡尔曼滤波器来估计这些状态，并将其反馈至控制器中，实现了基于观测器的状态反馈控制（分离原理）。 第三部分：最优控制理论导论 本部分转向了如何设计“最优”的控制器，即在满足特定性能指标（如最小化控制能量或最小化误差积分平方）的前提下确定控制律。本书精炼地介绍了变分法在最优控制中的应用基础，并重点讲解了线性二次型调节器（LQR）的设计过程。LQR的设计过程被详尽地分解，包括求解黎卡提方程，并提供了如何根据系统性能要求调整权重矩阵 $Q$ 和 $R$ 的工程经验。 第四部分：鲁棒性与不确定性处理 随着工程系统复杂性的增加，系统参数的微小变化可能导致性能急剧下降甚至不稳定。因此，本书引入了鲁棒控制的基本概念。虽然未深入探讨H-无穷范（H-$infty$）或$mu$分析等高级主题，但本部分详述了根轨迹对参数变化的敏感性，并介绍了控制器的裕度（相位裕度和增益裕度）在保证系统稳定方面的关键作用。这使得读者能够理解和评估现有设计的抗干扰能力。 第五部分：数字控制系统的实现 鉴于现代工业控制几乎完全依赖于数字实现，本书的最后一部分专门讨论了从连续时间系统到离散时间系统的转换问题。详细阐述了零阶保持器（ZOH）和一阶保持器的影响，并介绍了在Z域中进行系统分析和控制器设计的方法，包括使用双线性变换（Tustin's method）将连续时间控制器映射到离散时间控制器。这部分内容紧密结合了微处理器和实时控制的应用需求。 本书特色： 1. 理论与实践结合紧密： 每章均配有丰富的工程案例，涵盖了航空航天、过程控制、机器人学等多个领域的应用实例，使抽象的数学理论具象化。 2. 强调系统思维： 侧重于引导读者从整体视角理解控制系统的建模、分析和综合，而非孤立地学习特定技术。 3. 丰富的习题资源： 提供了从基础概念验证到复杂系统综合设计的各类练习题，并附有详细的解题思路，便于自学和课堂教学。 4. 软件工具辅助： 虽然本书是理论教材，但书中穿插了使用MATLAB/Simulink进行仿真验证的指导性片段，帮助读者将理论知识快速应用于仿真验证环节。 目标读者： 自动化、电子信息、机械自动化等专业的本科高年级学生。 从事控制系统设计、研发、调试的工程师和技术人员。 希望系统性学习现代控制理论的研究生。 通过学习本书，读者将能够独立分析和设计出满足特定性能指标的线性（或近线性）反馈控制系统，并对更高级的非线性与智能控制领域建立起坚实的理论基础。
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