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目次
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《現代控制系統設計與仿真:使用PIMCSD工具箱》內容分為上下兩篇，結合自主研發的PIMCSD工具箱講述LQG與H∞最優控制系統的基本理論，以及設計與仿真的實現。上篇講述了基于PIMCSD工具箱的無限長時間定常控制器（調節器）／濾波器的設計與仿真，包括基于MATLAB最優控制系統設計的傳統教材的大部分內容；下篇講述了有限長時間LOG與H∞最優控制系統設計與仿真在PIMCSD工具箱中的功能和實現，包括有限長時間LQG控制系統的時變軟／硬終端控制、跟蹤、濾波、平滑與估計，以及有限長時間H∞控制系統的臨界范數、時變H∞全狀態反饋控制、H∞濾波和H∞輸出反饋控制等內容。PIMCSD工具箱為相關領域有限長時間控制問題的分析與求解提供了強有力的支持，是目前MATLAB控制工具箱所木具備的，對它的介紹和使用也是《現代控制系統設計與仿真:使用PIMCSD工具箱》的主要特色。
名人/編輯推薦
《現代控制系統設計與仿真:使用PIMCSD工具箱》可作為大專院校力學、自動控制專業的高年級本科生和研究生的教材，也可供相關研究人員參考。
目次
序
前言
PIMCSD工具箱函數說明
上篇 定常控制器設計與仿真
第1章 定常控制系統分析
1.1 線性系統的時域分析
1.1.1 零輸入響應
1.1.2 階躍響應
1.1. 3 脈沖響應
1.1.4 斜坡響應
1.1.5 正弦響應
1.1.6 指數響應
1.1.7 任意輸入響應
1.2 連續系統的離散化
1.2.1 狀態方程和性能指標的精確離散
1.2.2 線性隨機系統的等效離散
1. 3可控性與可觀測性
第2章 LQ調節器
2.1 定常LQ控制器
2.1.1 狀態調節器
2.1.2 數字調節器
2.1.3 輸出調節器
2.1.4 矩陣代數Riccati方程
2.2 定常Kalman濾波器
2.2.1 Kalman濾波器
2.2.2 數字Kalman濾波器
2. 3 定常LQG調節器
第3章 H∞調節器
3.1 無限長時間控制系統的H2和H∞范數
3.2 H∞全狀態反饋控制
3.3 H∞最優濾波
3.4 H∞輸出反饋控制
下篇 時變控制器設計與仿真
第4章 時變控制系統分析
4.1 線性時變系統仿真
4.2 矩陣微分方程（組）
4.2.1 對稱/非對稱微分Riccati方程（組）
4.2.2 對稱/非對稱微分Lyapunov方程
第5章 時變LQ控制器
5.1 LQ終端控制
5.1.1 軟終端控制器
5.1.2 硬終端控制器
5.2 分段線性定常系統的終端控制
5. 3 時變LQ跟蹤—控制
第6章 時變濾波器
6.1 Kalman濾波（正向方差濾波）
6.2 正向信息濾波
6.3 反向方差濾波
6.4.反向信息濾波
第7章 時變濾波—平滑器
7.1 反向信息濾波—平滑
7.2 正向—反向信息濾波—平滑
7. 3 小結
第8章 時變LQG控制器
8.1 LQG終端控制
8.1.1 軟終端控制器
8.1.2 硬終端控制器
8.2 時變LQG跟蹤—控制
第9章 時變風控制器
9.1 有限長時間控制系統的H2和H∞范數
9.2 H∞全狀態反饋控制
9.3 H∞最優濾波
9. 4 H∞輸出反饋控制
參考文獻
前言
PIMCSD工具箱函數說明
上篇 定常控制器設計與仿真
第1章 定常控制系統分析
1.1 線性系統的時域分析
1.1.1 零輸入響應
1.1.2 階躍響應
1.1. 3 脈沖響應
1.1.4 斜坡響應
1.1.5 正弦響應
1.1.6 指數響應
1.1.7 任意輸入響應
1.2 連續系統的離散化
1.2.1 狀態方程和性能指標的精確離散
1.2.2 線性隨機系統的等效離散
1. 3可控性與可觀測性
第2章 LQ調節器
2.1 定常LQ控制器
2.1.1 狀態調節器
2.1.2 數字調節器
2.1.3 輸出調節器
2.1.4 矩陣代數Riccati方程
2.2 定常Kalman濾波器
2.2.1 Kalman濾波器
2.2.2 數字Kalman濾波器
2. 3 定常LQG調節器
第3章 H∞調節器
3.1 無限長時間控制系統的H2和H∞范數
3.2 H∞全狀態反饋控制
3.3 H∞最優濾波
3.4 H∞輸出反饋控制
下篇 時變控制器設計與仿真
第4章 時變控制系統分析
4.1 線性時變系統仿真
4.2 矩陣微分方程（組）
4.2.1 對稱/非對稱微分Riccati方程（組）
4.2.2 對稱/非對稱微分Lyapunov方程
第5章 時變LQ控制器
5.1 LQ終端控制
5.1.1 軟終端控制器
5.1.2 硬終端控制器
5.2 分段線性定常系統的終端控制
5. 3 時變LQ跟蹤—控制
第6章 時變濾波器
6.1 Kalman濾波（正向方差濾波）
6.2 正向信息濾波
6.3 反向方差濾波
6.4.反向信息濾波
第7章 時變濾波—平滑器
7.1 反向信息濾波—平滑
7.2 正向—反向信息濾波—平滑
7. 3 小結
第8章 時變LQG控制器
8.1 LQG終端控制
8.1.1 軟終端控制器
8.1.2 硬終端控制器
8.2 時變LQG跟蹤—控制
第9章 時變風控制器
9.1 有限長時間控制系統的H2和H∞范數
9.2 H∞全狀態反饋控制
9.3 H∞最優濾波
9. 4 H∞輸出反饋控制
參考文獻
書摘/試閱
第5章 時變LQ控制器
第1～3章講述的是定常控制器設計，也是MATLAB工具箱對現代控制系統設計提供的主要功能，定常控制器是面向無限長時間的。然而，實際的控制系統存在大量的有限長時間控制系統設計的要求，例如，飛機起飛、降落階段姿態的快速調整，機械臂的快速、精確定位，制導武器的精確打擊，以及衛星編隊飛行的隊形重構等，有限長時間的控制問題導向時變控制器的設計。時變控制器在控制時間、精度方面卻具有非常明顯的優勢，特別是對于航空航天領域的快速機動控制問題具有傳統定常控制器難以企及的優越性。這一優點在斯坦福大學Bryson教授的兩本專著Dynamic Optimization （Addison Wesley Longman Inc., 1999）和Applied Linear Optimal Control （Cambridge University Press,2002）中得到了專門的強調。本書后面章節將對LQG和H∞最優控制系統的有限長時間時變控制器的設計與仿真進行論述。本章則主要講述有限長時間時變LQ控制器設計與仿真在PIMCSD工具箱中的實現。
5.1 LQ終端控制
所謂終端控制器，就是通過控制器的作用，在有限長時間內使系統能夠達到期望的終端狀態。Bryson在專著中指出，根據終端控制理論得到時變控制器可以在相同大小控制輸入峰值的情況下，僅花費定常控制器一半的時間就達到系統期望的終端狀態，而且幾乎沒有超調量。因此，考慮終端條件的時變控制器設計對于有限長時間的控制系統有著特殊的意義。本節講述兩種處理終端約束的方法及其控制器的設計與仿真。
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