现代控制系统设计与仿真——使用PIMCSD工具箱

适读人群 ：大专院校力学、自动控制专业的高年级本科生和研究生，相关研究人员
《现代控制系统设计与仿真：使用PIMCSD工具箱》分为上下两篇，主要结合PIMCSD工具箱讲述LQG与H∞最优控制的基本理论和方法，以及这两类控制系统的设计与仿真。本书的主要特色体现在有限长时间时变控制器设计与仿真等方面，主要介绍标准的基本问题的求解，并提供了大量的算例，至于不同学科所关注的具体问题如何建模分析则没有在书中介绍，因为这将涉及太多的学科专门知识。

《现代控制系统设计与仿真——使用PIMCSD工具箱》内容分为上下两篇，结合自主研发的PIMCSD工具箱讲述LQG与H∞最优控制系统的基本理论，以及设计与仿真的实现。上篇讲述了基于PIMCSD工具箱的无限长时间定常控制器(调节器)/滤波器的设计与仿真，包括基于MA1LAB最优控制系统设计的传统教材的大部分内容;下篇讲述了有限长时间LQG与H∞最优控制系统设计与仿真在PIMCSD工具箱中的功能和实现，包括有限长时间LQG控制系统的时变软/硬终端控制、跟踪、滤波、平滑与估计，以及有限长时间H∞控制系统的临界范数、时变H∞全状态反馈控制、H∞滤波和H∞输出反馈控制等内容。PIMCSD工具箱为相关领域有限长时间控制问题的分析与求解提供了强有力的支持，是目前MA1LAB控制工具箱所不具备的，对它的介绍和使用也是《现代控制系统设计与仿真——使用PIMCSD工具箱》的主要特色。

目录
序
前言
PIMCSD工具箱函数说明
上篇 定常控制器设计与仿真
第1章 定常控制系统分析 3
1.1 线性系统的时域分析 3
1.1.1 零输入响应 3
1.1.2 阶跃响应 5
1.1.3 脉冲响应 7
1.1.4 斜坡响应 9
1.1.5 正弦响应 10
1.1.6 指数响应 12
1.1.7 任意输入响应 14
1.2 连续系统的离散化 1 5
1.2.1 状态方程和性能指标的精确离散 15
1.2.2 线性随机系统的等效离散 20
1.3 可控性与可观测性 22
第2章 LQ调节器 26
2.1 定常LQ控制器 26
2.1.1 状态调节器 26
2.1.2 数字调节器 29
2.1.3 输出调节器 31
2.1.4 矩阵代数Riccati方程 33
2.2 定常Kalman滤波器 36
2.2.1 Kalman滤波器 36
2.2.2 数字Kalman滤波器 42
2.3 定常LQG训节器 45
第3章 H∞调节器 48
3.1 无限长时问控制系缆的总和风范数 48
3.2 H∞全状态反馈控制 50
3.3 H∞最优滤波 56
3.4 H∞输出反馈控制 63
下篇 时变控制器设计与仿真
第4章 时变控制系统分析 75
4.1 线性时变系统仿真 75
4.2 矩阵微分方程（组） 77
4.2.1 对称／非对称微分Riccati方程（组） 78
4.2.2 对称／非对称微分Lyapunov方程 83
第5章 时变LQ控制器 85
5.1 LQ终端控制 85
5.1.1 软终端控制器 85
5.1.2 硬终端控制器 91
5.2 分段线性定常系统的终端控制 95
5.3 时变LQ跟踪—控制 98
第6章 时变滤波器 103
6.1 Kalman滤波（正向方差滤波） 103
6.2 正向信息滤波 109
6.3 反向方差滤波 115
6.4 反向信息滤波 120
第7章 时变滤波—平滑器 125
7.1 反向信息滤波平滑 125
7.2 正向—反向信息滤波—平滑 131
7.3 小结 135
第8章 时变LQG控制器 136
8.1 LQG终端控制 136
8.1.1 软终端控制器 1 36
8.1.2 硬终端控制器 144
8.2 时变LQG跟踪—控制 151
第9章 时变H∞控制器 159
9.1 有限长时间控制系统的H-和风范数 159
9.2 H∞全状态反馈控制 162
9.3 H∞最优滤波 170
9.4 H∞输出反馈控制 178
参考文献 187