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线性系统理论 Linear System Theory 线性系统理论 学时 54 线性系统理论 课程的目的与地位 线性系统理论 概 况 线性系统理论 讲授及学习方法 线性系统理论 考核方式 线性系统理论 课程描述 线性系统理论 参考资源 线性系统理论 课程主要章节的计划学时分配 绪论 2 学时 第一章 线性系统的状态空间描述 9 学时 第二章 线性系统的可控性、可观测性 12 学时 第三章 线性系统的时域分析 6 学时 第四章 系统稳定性分析 6 学时 第五章 状态反馈、观测器和动态补偿器 9 学时 第六章 线性二次型最优控制 6 学时 实验 2 学时 根据实际情况，各章所用学时会稍微有所调整。 第一章绪论 一、系统系统研究的方法 二、线性系统及其研究的对象 三、研究线性系统的基本工具 四、线性系统研究的历史回顾 第一章绪论 一、系统研究的方法 传统的系统研究方法基于经验。考虑一个例子：给定一个物理系统（电子或机械的等等）： 第一章绪论 第一章绪论 第一章绪论 1. 建立描述物理系统状态的数学模型。这可以通过物理定律和数学方程等来得到。一般由微分方程、偏微分方程或代数方程等构成。 2. 基于模型的系统分析。系统分析一般包括两个方面：定性分析和定量分析。定性分析主要是指系统的稳定性、可控性、可观测性等等；定量分析则要求借助于数字计算机和模拟计算机准确计算出系统在实际信号作用下的响应。 3. 系统设计。若系统不能满足给定的性能指标，则需要通过设计控制器或改变控制律等来改善。一般说来，系统控制器的设计是一个复杂的问题。 第一章绪论 由于在大多数情形下，数学模型并不完全真实反映对象的行为，故基于模型的设计可能仍不能应用于实际系统，以上三个步骤可能会反复地进行——这种矛盾还导致了上个世纪80年代以来的鲁棒控制器（Robust Controller) 设计问题，以及更早的如自适应控制等的提出。 可以说，模型与真实系统的这种不一致导致了许多控制理论分支的发展，如自适应控制、H-infinity鲁棒控制方法、智能控制方法等等。 第一章绪论 系统 第一章绪论 第一章绪论 线性系统理论是控制理论的一个最为基本和成熟的分支 第一章绪论 第一章绪论 线性系统理论的主要任务 第一章绪论 线性系统的状态空间描述 　线性系统的运动分析 　线性系统的能控性和能观性 　系统运动的稳定性 　线性系统的时域综合 状态反馈动态解耦 状态反馈极点配置 跟踪控制和扰动抑制 线性二次型最优控制 状态观测器 第二章 线性系统的状态空间描述 本章主要内容： 状态空间、状态空间描述的系统的组成和形式、 特征值与特征向量、状态方程的约当规范形、 状态空间描述的特性和变换，传递函数矩阵。 第二章 线性系统的状态空间描述 2-1 状态变量及状态空间表达式 第二章 线性系统的状态空间描述 状态空间表达式= 2-2 线性系统的状态空间描述 2-1 状态变量及状态空间表达式 2-2 线性系统的状态空间描述 2-2 线性系统的状态空间描述 直观、易于测量的参变量作为系统的状态变量 x=P.x1 P 是线性非奇异变换矩阵 2-2 线性系统的状态空间描述 2-2 线性系统的状态空间描述 2-2 状态变量及状态空间表达式 2-2 状态变量及状态空间表达式 2-2 状态变量及状态空间表达式 2-2 状态变量及状态空间表达式 2-2 状态变量及状态空间表达式 2-3 系统按其状态空间描述的分类 2-3 系统按其状态空间描述的分类 2-3 系统按其状态空间描述的分类 2-3 系统按其状态空间描述的分类 2-3 系统按其状态空间描述的分类 离散时间系统模型 离散系统模型 离散系统模型 2-3 系统按其状态空间描述的分类 2-4 化输入输出描述为状态空间描述 2-4 化输入输出描述为状态空间描述 2-4 化输入输出描述为状态空间描述 2-4 化输入输出描述为状态空间描述 2-4 化输入输出描述为状态空间描述 2-4 化输入输出描述为状态空间描述 2-4 化输入输出描述为状态空间描述 2-4 化输入输出描述为状态空间描述 2-4 化输入输出描述为状态空间描述 2-4 化输入输出描述为状态空间描述 2-4 化输入输出描述为状态空间描述 2-