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目录1

第1章 绪言1

1.1 自动控制发展历史简介1

1.2 现代控制理论的基本内容3

1.3 控制论、信息论及系统论3

1.4 MATLAB工程软件4

第2章 状态空间分析法5

2.1 状态、状态变量、状态空间、状态方程、动态方程5

2.2 建立实际物理系统的动态方程7

2.3 由控制系统的方块图求系统动态方程10

2.4 由系统的传递函数求其动态方程（系统实现）12

2.4.1 系统实现的直接法12

2.4.2 系统实现的串联法15

2.4.3 系统实现的并联法17

2.5 系统状态方程的线性变换20

2.5.1 系统状态空间表达式的非惟一性20

2.5.2 对角标准型21

2.5.3 约当标准型25

2.6 从系统动态方程求系统传递函数（阵）28

2.7 离散时间系统的状态空间表达式29

2.8 MATLAB在状态空间分析法中的应用30

习题236

第3章 控制系统状态方程求解38

3.1 线性连续定常齐次方程求解38

3.2 eAt的性质及其求法40

3.3 线性连续定常非齐次状态方程求解47

3.4 连续时间状态空间表达式的离散化48

3.5 离散时间系统状态方程求解50

3.6 MATLAB在状态方程求解中的应用51

习题355

第4章 系统稳定性及李雅普诺夫稳定56

4.1 稳定性的一般概念56

4.2 李雅普诺夫稳定性定义57

4.2.1 系统的平衡状态57

4.2.2 李雅普诺夫稳定57

4.3 李雅普诺夫第一法（间接法）58

4.4 李雅普诺夫第二法（直接法）59

4.4.1 标量函数及其符号59

4.4.2 李雅普诺夫第二法60

4.5 线性定常系统的李雅普诺夫稳定分析61

4.6 MATLAB在系统稳定性分析中的应用65

习题466

第5章 能控性和能观性68

5.1 离散时间系统的能控性68

5.2 线性定常连续系统能控性70

5.3 离散时间系统的能观性72

5.5.1 对偶系统74

5.5 对偶系统和对偶原理74

5.4 线性定常连续系统的能观性74

5.5.2 对偶原理75

5.6 系统能控标准型和能观标准型76

5.6.1 单输入系统能控标准型76

5.6.2 单输出系统的能观标准型80

5.7 MATLAB在系统能控性和能观性分析中的应用83

习题585

6.1 线性反馈控制的基本结构及其特性86

6.1.1 状态反馈86

第6章 系统的最优控制86

6.1.2 输出反馈87

6.2 系统最优控制的概念88

6.3 泛函及其变分法89

6.3.1 泛函及其变分法概念89

6.3.2 泛函极值的必要条件——欧拉方程（Euler Equation）90

6.4 用变分法求连续系统最优控制96

6.5 最小值原理和时间最短控制103

6.6 MATLAB在系统最优控制中的应用108

习题6110

附录 MATLAB简介111

A.1 MATLAB概述111

A.2 如何获得MATLAB帮助112

A.3 MATLAB基本功能116

A.3.1 MATLAB的主要线性代数运算116

A.3.2 常用的控制系统处理函数117

A.4 MATLAB的M文件119

A.5 SIMULINK仿真工具及其应用119

主要参考文献123

后记124