大纲
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控制系统的状态空间描述
- 状态空间描述的基本定义及一般形式
- 根据系统机理建立状态空间表达式
- 由系统微分方程式转换为状态空间表达式
- 由系统传递函数转变为状态空间表达式
- 由系统结构图建立状态空间表达式
- 由状态空间描述转换为传递函数描述
- 离散控制系统的状态空间描述
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线性系统的状态空间响应分析
- 线性定常连续系统状态空间响应分析
- 系统状态转移矩阵的性质及其计算
- 线性定常离散系统状态空间响应分析
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线性系统的能控性与能观测性
- 能控性与能观测性的基本概念
- 线性定常系统的能控性及其判据
- 离散系统的能控性与能观测性
- 能控性与能观测性的对偶关系
- 能控标准型和能观测标准型
- 系统的结构分解
- 传递函数阵的实现问题
- 能控性和能观测性与传递函数零极点的关系
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控制系统的稳定性分析
- 动态系统的外部稳定性
- 动态系统的内部稳定性
- 李雅普诺夫判稳第一方法
- 李雅普诺夫判稳第二方法
- 李雅普诺夫判稳方法在线性系统中的应用
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线性定常系统的综合
- 线性反馈控制系统的基本结构
- 带输出反馈系统的综合
- 带状态反馈系统的综合
- 状态重构与状态观测器的设计
- 带观测器状态反馈系统的综合
- 解耦控制系统的综合
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线性系统的最优控制
- 最优控制的数学表达
- 求解最优控制率的方法
- 线性二次型最优控制
- 线性二次型最优控制系统的设计
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工程应用实例
- 单倒立摆控制系统的状态空间设计
- 大型桥式起重机行车控制系统的状态空间设计
- 液压伺服电动机最优控制系统
状态空间描述
系统的"数学模型"，能描述并反映系统固有的"稳态、动态特性、属性"
经典 控制理论
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数学模型：微分方程、传递函数、动态结构图
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系统的"外部描述"
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控制对象：单输入-单输出的线性常定系统
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基于复数域的间接方法，即频率特性法和根轨迹法
现代 控制理论
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数学模型：状态空间表达式 或 状态变量图
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系统的"内部描述"
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控制对象：单/多输入-单/多输出都可以，线性/非线性也都可以，定常或时变也都无所谓
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基于时域的直接分析方法
现代控制理论主要包含五大方面内容或者说五大分支：
- 线性系统理论
- 系统建模与参数辨识
- 最优滤波
- 最优控制
- 自适应控制
其中，线性系统理论是现代控制理论的基础，也是目前理论上最完善、技术上最成熟、工程应用最广泛的一个分支，它是以微分方程 、 线性代数 (矩阵运算) 为主要数学工具，以状态空间为基础的分析、综合系统的方法。
