线性系统理论-机电工程学院

Linear Systems Theory: A Structural Decomposition Approach线性系统理论: 结构分解法Ben M. Chen （陈本美）新加坡国立大学Zongli Lin（林宗利）美国弗吉尼亚大学Yacov Shamash (雅科夫 司马诩)美国纽约州立大学石溪分校此书献给我们的家人前两位作者谨以这中译版献给他们的母校 厦门大学目录绪论1 导论和预览1.1 背景1.2 各章预览1.3 符号和术语2 数学基础2.1 导论2.2 矢量空间和子空间2.3 矩阵代数和特性2.3.1 行列式、逆和求导2.3.2 秩、特征值和约当型2.3.3 特殊矩阵2.3.4 奇异值分解2.4 范数2.4.1 矢量范数2.4.2矩阵范数2.4.3 连续时间信号范数2.4.4 离散时间信号范数2.4.5 连续时间系统范数2.4.6 离散时间系统范数3 线性系统理论复习3.1 导论3.2 动态响应3.3 系统稳定性3.4 可控性和可观性3.5 系统可逆性3.6 常态秩、有限零点和无限零点3.7 几何子空间3.8 状态反馈和输出馈入的特性3.9 练习4 无驱动和/或无检测系统的分解4.1 导论4.2 自治系统4.3 无驱动系统4.4 无检测系统4.5 练习5. 正则系统的分解5.1 导论5.2 SISO系统5.3 严格正则系统5.4 非严格正则系统5.5 结构化分解特性的证明5.6 系统矩阵的Kronecker型和Smith型5.7 离散时间系统5.8 练习6 奇异系统的分解6.1 导论6.2 SISO奇异系统6.3 MIMO描述系统6.4 定理6.3.1的证明和性质6.5 离散时间奇异系统6.6 练习7 双线性变换的结构化映射7.1 导论7.2 连续到离散时间系统的映射7.3 离散时间到连续时间系统的映射7.4 定理7.2.1的证明7.5 练习8 系统因子分解8.1 导论8.2 严格正则系统8.3 非严格正则系统8.4 离散时间系统8.5 练习9 通过选择传感器/执行器实现的结构配置9.1 导论9.2 同时有限和无限零点结构配置9.2.1 SISO系统9.2.2 MIMO系统9.3 完全结构配置9.4 练习10 通过状态反馈实现的时间尺度和特征结构配置10.1 导论10.2 连续时间系统10.2.1 设计步骤和基本特性10.2.2 控制、控制和干扰解耦10.3 离散时间系统10.3.1设计步骤和基本特性10.3.2 控制、控制和干扰解耦10.4 练习11 通过静态输出反馈实现的干扰解耦11.1 导论11.2 左可逆系统11.3 一般的多变量系统11.4 练习12 软件工具箱12.1 导论12.2 m-函数描述12.2.1 自治系统的分解12.2.2 无驱动和无检测系统的分解12.2.3 正则系统的分解和特性12.2.4 矢量空间的运算12.2.5 奇异系统的分解和特性12.2.6 系统分解12.2.7 通过选择传感器/执行器实现结构配置12.2.8 具有特征结构配置的状态反馈控制12.2.9 通过静态输出反馈实现干扰解耦参考文献索引前言系统的结构特性对我们理解以状态空间表示的线性系统起着重要作用。

线性系统理论基础教学设计1. 前言线性系统理论是控制工程领域的重要基础知识，对于相关专业的学生具有重要的理论和实践意义。

本文将探讨如何设计一门有效的线性系统理论基础教学课程，并介绍一些教学方法和实践。

2. 教学目标通过本课程的学习，学生应该能够掌握以下知识和技能：•线性系统的概念和基本性质；•线性时不变系统的描述和分析方法；•卷积、功率谱密度等基本信号分析工具；•控制系统的设计思想和方法。

3. 教学内容3.1 线性系统的概念和基本性质介绍线性系统的定义、线性时不变系统的特点、线性系统的超定和欠定等基本概念，通过实例说明最基本的线性时间不变系统（LTI）模型及其稳定性、可控性和可观性。

3.2 线性时不变系统的描述和分析方法介绍连续时间系统的微分方程和离散时间系统的差分方程，从时域的角度讨论线性时不变系统的性质，如零输入响应、零状态响应和全响应；从频域的角度讨论线性时不变系统的性质，如频率响应、传递函数和极点零点分析，介绍Bode图的构画和相位、增益裕度等基本概念。

3.3 卷积、功率谱密度等基本信号分析工具介绍卷积的定义和性质，以及卷积在连续时间和离散时间下的实现；介绍功率谱密度的概念和基本性质，以及如何通过傅里叶变换计算信号的功率谱密度，还介绍平稳随机信号在LTI系统下的响应和谱密度。

3.4 控制系统的设计思想和方法介绍常见的控制系统设计方法，如比例控制、积分控制和比例积分控制；介绍根轨迹的基本概念和绘制方法，以及如何通过根轨迹分析控制系统的稳定性和性能。

4. 教学方法本课程采用授课、课堂讨论和课程设计相结合的教学方法，即教师在课堂上讲授相关知识，引导学生进行相关思考，同时还将提供一些相关案例分析。

此外，还将组织学生完成一些线性系统的实验或课程设计，并通过实验或课程设计来检验和巩固所学内容。

5. 教学评价本课程将采用多种教学评价方式，如闭卷考试、开卷考试、实验报告和课程设计报告等，以全面评价学生的学习成果和自主能力。

自动化系模式识别与智能系统专业本学科创建于80年代初，是国内首批有权授予硕士学位、博士学位并设有博士后流动站,现为国家重点学科，是国家“211工程”、“985工程”的资助学科。

现有博士生导师６名，具有博士学位的中青年副教授10余名，国内外顾问和客座教授６名。

本学科依托图象处理与模式识别研究所，主要从事数字图象（图形）的融合、分析和渲染、文本信息处理、模式识别、机器视觉、自然语言理解、智能技术和系统等信息技术领域中前沿性的应用基础研究，具有软硬件开发工具和网络环境下的工作站，个人机及专用的图象输入输出设备。

主要承接国家科技攻关，国家自然科学基金及面向应用的开发研究项目。

现已培养博士后、博士、硕士将近300名，他们主要在国内外大学、科研机构、高新技术产业从事教学、科研及高新技术的研究开发工作。

专业研究方向图象处理与分析、模式识别与机器视觉、计算机图形学及虚拟现实、计算机网络与通信、文本信息处理、智能技术与系统、多媒体技术及应用、人工智能及演化计算专业课程设置1．学位课程自然辩证法概论、科学社会主义理论与实践、基础英语、专业英语、随机过程、矩阵理论、近世代数、数字图象处理、智能原理与系统、计算机模式识别。

2．非学位课程计算机图形学、人工神经网、多媒体技术与系统、中文信息处理、语音处理与识别、图象通信、计算机通信网、图象分形与小波变换、学术报告会学位毕业研究生适合从事的工作学位获得者业务上具有数字信息及网络技术坚实而宽广的理论基础，了解国内外在模式识别信息技术的发展动向，熟练掌握数字图象处理和智能技术的专业知识。

毕业生适合从事IT及其它高新技术产业的研究开发工作。

控制理论与控制工程专业本学科1978年开始招收研究生，是首批获得硕士及博士学位授予权的学科，1985年首批获准建立博士后科研流动站，1987年被评为国家重点学科，1995-2001年是国家“211工程”和“985工程”的资助学科，2002年再度被评为国家重点学科。

矿大考博辅导班：2019中国矿业大学机电与信息工程学院考博难度解析及经验分享中国矿业大学（北京）2019 年计划在50 个专业中招收博士研究生316 名，其中与煤炭科学研究总院联合培养10 名，对口支援计划1 名，少数民族骨干计划2 名，硕博连读、直博生考生约113 名，普通招考及“申请-考核”制计划约190 名。

下面是启道考博辅导班整理的关于中国矿业大学机电与信息工程学院考博相关内容。

一、院系简介机电与信息工程学院下设六系一所两中心：机械电子工程系、测控技术与仪器系、电气工程与自动化系、通信与电子技术系、计算机科学与技术系、材料科学与工程系、信息工程研究所、矿山机器人研究中心、实验教学中心。

学院学科涵盖机械工程、电气工程、信息与通信工程、计算机科学与技术、控制科学与工程、材料科学与工程6个一级学科，现有机械工程一级学科博士点（涵盖机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计及理论、车辆工程4个二级学科博士点）、电气工程一级学科博士点（涵盖电机与电器、电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电力电子与电力传动、电工理论与新技术5个二级学科博士点）、信息与通信工程一级学科博士点（涵盖通信与信息系统、信号与信息处理2个二级学科博士点）、计算机科学与技术一级学科博士点（涵盖计算机系统结构、计算机软件与理论、计算机应用技术3个二级学科博士点）以及控制科学与工程一级学科博士点（涵盖控制理论与控制工程、检测技术与自动化装置2个二级学科博士点）。

机械工程、电气工程、信息与通信工程、计算机科学与技术、控制科学与工程、材料科学与工程、仪器科学与技术、软件工程8个一级学科硕士点，电气工程、机械工程、材料工程、控制工程、计算机技术5个工程领域硕士点。

设有电气工程、机械工程、控制科学与工程、信息与通信工程、计算机科学与技术5个博士后科研流动站，电力电子与电力传动、机械设计及理论2个国家重点学科。

学院目前拥有机械工程、电气工程及其自动化、测控技术与仪器、材料科学与工程、计算机科学与技术、信息工程6个本科专业，其中机械工程专业、电气工程及其自动化专业为教育部和北京市特色专业，学院目前拥有1个北京市优秀教学团队（机械工程专业教学团队），1个北京市实验教学示范中心（电气工程实验示范中心），1个北京市示范性校内创新实践基地（机械创新实践基地），1个国家级工程实践教育中心（中煤集团北京煤机制造有限责任公司），3个北京市高等学校市级校外人才培养基地（中煤集团北京煤机制造有限责任公司、冀中能源峰峰集团中澳培训中心、中煤集团张家口煤矿机械有限责任公司）。