具体描述
《控制工程基础(第2版)》是在2001年第一版的基础上修订而成的，是普通高等教育“十一五”国家级规划教材，机械设计制造及其自动化专业系列教材之一，也是教育部新世纪网络课程的主要参考书。
全书共分8章：第1章控制系统的基本概念，第2章数学模型，第3章时域分析法，第4章频域分析法，第5章控制系统的设计和校正，第6章线性离散系统与Z变换，第7章状态空间分析法，第8章控制系统的应用和分析。书末附有5个附录。每章附有习题，附录E有习题参考答案。
《控制工程基础(第2版)》的特点是：淡化经典控制与现代控制的界限，突出方法论；重点阐述共性问题，适应拓宽专业口径的需要；不苛求严格的数学推证，从直观的物理概念出发分析问题、解决问题；特别重视工程应用，除每章附有较多机、电、液、气方面的例题外，还专辟一章介绍控制理论在工程中应用的成功实例；取材新颖，采用MATI.AB与SIMULINK等先进软件分析和设计系统；编写体系符合教学规律，好教易学；传授科学知识与培养创新能力并重。
《控制工程基础(第2版)》可作为高等学校机械类专业控制工程基础课程的教材，也可供有关工程技术人员参考。
好的，这是一本名为《现代控制系统理论与应用》的图书简介，内容将聚焦于该领域的先进理论和实践，同时避免提及《控制工程基础》中的内容。 --- 《现代控制系统理论与应用》 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入且具有前瞻性的现代控制系统理论基础与工程实践指南。面对日益复杂的工程挑战，从航空航天的高精度姿态控制到工业过程的优化与调度，对先进控制理论的需求已成为技术发展的核心驱动力。本书结构严谨，内容覆盖了经典控制理论的延伸、现代控制理论的核心框架，以及当前热点的前沿控制技术，致力于构建一个连接理论与实际应用的坚实桥梁。 第一部分：控制系统分析与状态空间方法 本书首先从系统建模的基础出发，强调建立精确的数学模型是控制设计的基石。重点阐述了线性时不变（LTI）系统的状态空间表示法，这是现代控制理论的基石。我们深入探讨了系统的可控性与可观测性分析，这些概念是设计有效控制器和观测器的前提。通过详尽的数学推导和工程实例，读者将掌握如何利用李雅普诺夫稳定性判据对非线性系统的稳定性进行定性分析。 在分析部分，我们详细介绍了系统的模态分析及其对系统性能的影响。通过特征值分解和约旦标准形，我们将复杂的系统分解为若干独立的子系统，这对于理解系统内在动态特性至关重要。此外，本书还引入了关于随机系统的分析框架，特别是基于卡尔曼滤波理论的引入，为后续最优控制和估计提供了必要的数学工具。 第二部分：现代控制理论的核心——最优控制 最优控制是现代控制理论的精髓之一，其目标是在满足系统约束的条件下，使性能指标函数（如能量消耗、误差平方和）达到最优。本书重点剖析了LQR（线性二次型调节器）的设计方法。通过对黎卡提方程的求解，我们展示了如何为线性系统设计出具有良好瞬态响应和稳定裕度的状态反馈控制器。理论推导清晰展示了LQR性能指标与系统动态之间的内在联系。 紧接着，本书深入探讨了变时间最优控制，特别是庞特里亚金极大值原理。该原理为解决带有状态和控制约束的非线性系统的最优控制问题提供了强大的理论武器。通过对哈密顿量的构造和求解，读者将学会如何确定最优控制序列，理解 bang-bang 控制等现象的本质。 第三部分：鲁棒控制与不确定性处理 在实际工程中，系统模型往往存在不确定性、参数摄动和外部扰动。鲁棒控制理论正是为了在这些不确定性下保证系统性能和稳定性而发展起来的。本书详细介绍了H∞控制理论。我们从频域的视角出发，阐述了如何通过构造加权函数来平衡性能与鲁棒性。通过将控制问题转化为求解一个特定的线性矩阵不等式（LMI），本书展示了现代数值优化方法在鲁棒控制设计中的强大应用。 此外，我们还讨论了$mu$综合分析与设计方法，这是处理多重不确定性的重要工具。通过引入结构化奇异值，读者将能够更精确地评估系统在特定不确定性结构下的鲁棒性能边界。 第四部分：非线性控制系统的进阶方法 非线性系统在工程中无处不在，对其进行精确控制是当前研究的热点。《现代控制系统理论与应用》系统地介绍了处理非线性问题的几种关键技术： 1. 反步法 (Backstepping)： 这是一种递归的、模块化的设计方法，可以系统地为一类具有特定形式的非线性系统设计稳定的反馈控制器。本书通过逐步构建虚拟控制律，展示了该方法的优雅和有效性。 2. 滑模控制 (Sliding Mode Control, SMC)： SMC 以其对模型不确定性和外部扰动的高度鲁棒性而著称。本书详细分析了滑模面的设计、等效控制的确定以及抖振现象的产生机理，并介绍了如何利用边界层方法来减轻抖振，实现精确跟踪。 3. 反馈线性化： 这种方法通过巧妙的坐标变换和状态反馈，将非线性系统转化为等效的线性系统，从而可以应用成熟的线性控制技术。本书重点阐述了输入-输出线性化和状态反馈线性化的技术细节和局限性。 第五部分：先进估计与观测器设计 精确的状态估计是状态反馈控制得以实施的前提。本书在经典观测器理论的基础上，重点阐述了卡尔曼滤波（Kalman Filtering）及其扩展形式。我们详细推导了最优线性无偏估计器的迭代公式，并展示了如何将其应用于状态估计和参数辨识。 对于非线性系统，我们介绍了扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF）。EKF 利用雅可比矩阵对非线性函数进行一阶或二阶近似，而 UKF 则采用确定性采样点（Sigma Points）来更精确地描述状态的均值和协方差，有效避免了雅可比矩阵的计算复杂性和近似误差。 第六部分：智能与自适应控制前沿 面向未来，本书引入了前沿的智能控制和自适应控制技术： 1. 神经网络与模糊控制： 探讨了如何利用模糊逻辑系统处理难以精确建模的知识，以及如何利用人工神经网络在线学习和逼近复杂的非线性函数，实现自适应控制器的设计。 2. 自适应控制： 重点介绍了基于模型的自适应控制（如参考模型法）和基于误差的模型自适应控制。通过在线更新控制器参数，系统能够在未知的系统变化下维持既定的性能指标。 总结 《现代控制系统理论与应用》不仅是一本理论教科书，更是一本面向实际工程问题的参考手册。本书的特点在于其严谨的数学推导、对理论深层机理的剖析，以及丰富、贴近实际的工程案例（如精确跟踪、轨迹优化、故障诊断）。通过对状态空间分析、最优设计、鲁棒性保证、非线性处理以及前沿估计技术的系统学习，读者将能够掌握设计和实现高性能、高可靠性现代控制系统的必备技能。本书适合控制科学与工程、电气工程、机械工程、航空航天工程等领域的本科高年级学生、研究生以及从事系统控制研发的工程师和研究人员。
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