現代魯棒(第2版)

基本介紹

  • 書名:現代魯棒(第2版)
  • 作者:吳敏、桂衛華、何勇
  • ISBN:7-81105-381-O
  • 頁數: 379(頁)
  • 定價: ¥60(元)
  • 出版社:中南大學出版社
  • 出版時間: 2006-07
  • 開本:16開
圖書信息,內容簡介,圖書目錄,

圖書信息

【作 者】:吳敏、桂衛華、何勇
現代魯棒(第2版)
【出 版 社】:中南大學出版社
【出版時間】:2006-07
【ISBN】:7-81105-381-O/TP·016
【字 數】:622(千字)
【頁 碼】:379(頁)
【定 價】:¥60(元)
【開 本】:16開

內容簡介

本書綜合了大量的國內外魯棒控制方面的文獻資料,並結合了作者多年來的研究成果和體會,從理論和套用兩個角度系統地介紹了20世紀80年代以來魯棒控制研究的最新成果,這些成果充分在體現在魯棒穩定性理論、線性系統的H∞控制、μ分析和μ綜合、時滯系統的魯棒控制、系統分散最佳化控制的H∞方法、非線性系統魯棒控制的H∞和μ方法等方面。這本書可供理工科高年級本科生和研究生作為教材和參考書使用,也可供自動控制以及相關領域的廣大工程技術人員和科研工作者自學和參考。

圖書目錄

1 緒 論(1)
1.1 控制系統設計與魯棒性(1)
1.1.1 控制系統設計與不確定性(1)
1.1.2 控制系統設計的基本要求(2)
1.1.3 控制系統的魯棒性(3)
1.2 反饋控制理論的發展階段(4)
1.2.1 經典控制理論(4)
1.2.2 現代控制理論(4)
1.2.3 魯棒控制理論(5)
1.3 魯棒控制理論研究的基本問題(6)
1.3.1 不確定性系統描述(7)
1.3.2 魯棒性分析和設計方法(8)
1.3.3 魯棒控制的套用領域(9)
2 基礎知識和基本概念(10)
2.1 狀態空間模型和傳遞函式(10)
2.1.1 線性時不變系統描述(10)
2.1.2 傳遞函式的性質和運算公式(11)
2.2 線性分式變換與HM 變換(15)
2.2.1 下線性分式變換
2.2.2 上線性分式變換(16)
2.2.3 HM 變換(17)
2.3 靈敏度函式和補靈敏度函式(18)
2.3.1 靈敏度函式的定義(18)
2.3.2 控制系統的靈敏度函式和補靈敏度函式(18)
2.4 控制系統的穩定性(20)
2.4.1 外部穩定性(20)
2.4.2 內部穩定性(21)
2.4.3 閉環控制系統的穩定性(22)
2.4.4 可穩定性和可檢測性(25)
2.5 李雅普諾夫方程(26)
2.5.1 李雅普諾夫方程(26)
2.5.2 李雅普諾夫方程與穩定性(27)
2.6 哈密頓矩陣與黎卡提方程(27)
2.6.1 哈密頓矩陣和黎卡提方程的形式(27)
2.6.2 哈密頓矩陣與黎卡提方程之間的聯繫(28)
2.7 函式空間與H2和H∞範數(30)
2.7.1 函式空間(31)
2.7.2 系統的H2範數和H∞範數(35)
2.7.3 H2範數和H∞範數的計算(37)
2.7.4 關於H∞範數的兩個基本定理(39)
2.8 穩定化控制器(41)
2.8.1 在RH∞上的互質分解(41)
2.8.2 穩定化條件(46)
2.8.3 穩定化控制器及其參數化形式(47)
2.8.4 自由參數Q(s)的作用(50)
2.9 小增益定理(51)
2.10 魯棒控制的LMI方法(52)
2.10.1 LMI的一般表示(53)
2.10.2 標準LMI問題(53)
2.10.3 關於矩陣不等式的結論(54)
3 魯棒控制問題(57)
3.1 非結構不確定性(57)
3.1.1 加法和乘法不確定性(57)
3.1.2 基於規範化互質分解描述的不確定性(61)
3.2 結構不確定性(62)
3.2.1 結構不確定性描述(62)
3.2.2 塊對角結構不確定性(64)
3.3 標準H∞控制問題(66)
3.3.1 問題描述(66)
3.3.2 魯棒穩定化問題(67)
3.3.3 跟蹤問題(69)
3.3.4 模型匹配問題(70)
3.3.5 最小靈敏度和混合靈敏度控制問題(71)
3.4 標準控制問題的穩定性分析(72)
3.4.1 內部穩定性(72)
3.4.2 G(s)的可穩定性(75)
3.4.3 穩定化控制器的參數化形式(78)
3.4.4 閉環傳遞函式矩陣(80)
3.5 一般魯棒控制問題(81)
3.5.1 H∞控制的魯棒化問題(82)
3.5.2 魯棒穩定化與魯棒性能(83)
3.5.3 結構奇異值μ的方法(84)
4 魯棒穩定性理論(86)
4.1 不確定性系統的魯棒穩定化(86)
4.1.1 對加法不確定性的魯棒穩定性條件(86)
4.1.2 乘法不確定性系統的魯棒穩定化(87)
4.1.3 基於規範化互質分解描述的魯棒穩定性(89)
4.1.4 對其他一些典型不確定性的魯棒穩定化判別條件(90)
4.2 插值問題與魯棒穩定化(91)
4.2.1 插值問題(91)
4.2.2 可魯棒穩定化的條件(91)
4.2.3 最小靈敏度控制(94)
4.2.4 最大增益裕量控制(94)
4.3 二次穩定化控制(97)
4.3.1 穩定半徑(97)
4.3.2 二次穩定性(99)
4.3.3 二次穩定化控制(101)
4.3.4 二次穩定化控制與最優控制的關係(105)
4.3.5 二次穩定化問題與H∞控制問題(106)
4.4 參數空間穩定性分析(107)
4.4.1 卡里托諾夫定理(107)
4.4.2 區間矩陣和凸組合多項式的穩定性(111)
4.4.3 棱邊定理(113)
4.4.4 係數空間中的穩定區域(114)
4.4.5 魯棒穩定性的度量(116)
4.5 魯棒穩定性分析的LMI方法(119)
5 LQ 最優和魯棒控制(122)
5.1 引言(122)
5.2 最優調節器問題(122)
5.2.1 LQR問題描述(122)
5.2.2 最優性原理與哈密頓-雅可比方程(123)
5.2.3 LQR問題的求解(124)
5.2.4 穩態調節器問題和最優性的充分條件(127)
5.3 跟蹤和擾動抑制問題(128)
5.3.1 跟蹤問題(128)
5.3.2 擾動抑制問題(128)
5.3.3 穩態和預見控制(131)
5.3.4 未知擾動(133)
5.4 最優調節器的魯棒特性(134)
5.4.1 魯棒穩定性條件(135)
5.4.2 卡爾曼不等式(135)
5.4.3 增益和相位裕量(138)
5.5 隨機控制(138)
5.5.1 隨機微分方程(139)
5.5.2 隨機哈密頓-雅可比方程(140)
5.5.3 加性擾動(141)
5.5.4 乘性擾動(143)
5.5.5 最優性的充分條件(144)
5.5.6 隨機-確定對偶性(144)
5.6 最優輸出反饋與LQG 問題(145)
5.6.1 卡爾曼-布西濾波器(145)
5.6.2 分離原理———LQG的求解(147)
5.6.3 固定階補償器(150)
5.7 魯棒性設計方法(153)
5.7.1 魯棒性問題描述(153)
5.7.2 LQG/LTR設計(155)
5.7.3 保成本設計(157)
5.7.4 線性矩陣不等式(LMI)方法(162)
5.8 H2控制問題的狀態空間方法(164)
5.8.1 H2輸出反饋控制(164)
5.8.2 H2全信息和全控制問題(166)
5.8.3 H2擾動前饋和輸出估計問題(168)
5.8.4 有關定理和結論的證明(169)
6 狀態空間H∞控制理論(173)
6.1 狀態空間H∞控制問題(173)
6.1.1 H∞狀態反饋控制問題(173)
6.1.2 H∞輸出反饋控制問題(174)
6.1.3 基於狀態觀測器的H∞狀態反饋控制問題(175)
6.2 關於廣義控制對象的假定條件(175)
6.2.1 假定條件及其意義(175)
6.2.2 假定條件的等價變換(178)
6.3 H∞狀態反饋控制(180)
6.3.1 H∞狀態反饋控制器的一般形式(180)
6.3.2 H∞狀態反饋控制器的幾種簡單形式(182)
6.4 H∞輸出反饋控制(184)
6.4.1 H∞輸出反饋控制器及其參數化形式(184)
6.4.2 全信息問題(190)
6.4.3 全控制問題(192)
6.4.4 擾動前饋問題(192)
6.4.5 輸出估計問題(193)
6.4.6 H∞輸出反饋控制器及其存在條件的證明思路(194)
6.5 基於狀態觀測器的H∞狀態反饋控制(196)
6.5.1 使用同維觀測器的H∞控制器設計(196)
6.5.2 使用降維觀測器的H∞控制器設計(199)
6.6 與H∞控制理論和LQG 控制理論的聯繫(201)
6.6.1 H2控制問題的解(201)
6.6.2 LQG控制問題的解(202)
6.6.3 把LQG控制問題轉換成H2控制問題(203)
6.7 H∞魯棒穩定化控制(204)
6.7.1 H∞魯棒穩定化問題轉換成H∞控制問題(204)
6.7.2 H∞魯棒穩定化控制器及其存在條件(205)
6.8 H∞魯棒伺服系統設計(206)
6.8.1 魯棒伺服系統設計(206)
6.8.2 魯棒伺服系統的設計方法(208)
6.8.3 H∞控制問題基於擴展系統的解法(209)
6.8.4 基於擴展系統的魯棒伺服系統設計方法(210)
6.8.5 通過選擇加權函式的魯棒伺服系統設計方法(213)
6.9 H∞控制的LMI方法(214)
6.9.1 H∞性能分析(214)
6.9.2 H∞狀態反饋控制的LMI方法(214)
6.9.3 H∞輸出反饋控制的LMI方法(215)
7 魯棒控制系統的μ分析和μ綜合(219)
7.1 魯棒性分析和設計的一般框架(219)
7.1.1 基本原理(219)
7.1.2 一般框架(221)
7.2 結構奇異值μ及其特性(222)
7.2.1 基本概念(223)
7.2.2 結構奇異值μ的定義(223)
7.2.3 μ的特性(223)
7.2.4 關於邊界的討論(225)
7.2.5 常數線性分式變換的良定性和性質(227)
7.3 魯棒穩定性和魯棒性能的μ分析方法(229)
7.3.1 魯棒穩定性分析(229)
7.3.2 魯棒性能分析(230)
7.3.3 魯棒穩定性和魯棒性能分析舉例(231)
7.4 μ綜合方法(233)
7.4.1 μ綜合問題(233)
7.4.2 D-K疊代法(234)
7.4.3 μ-K疊代法(237)
8 時滯系統的魯棒控制(241)
8.1 時滯系統的穩定性分析(241)
8.1.2 時滯相關穩定性條件(243)
8.1.3 魯棒穩定性分析(248)
8.2 時滯系統的H∞控制(252)
8.2.1 時滯系統的H∞性能分析(252)
8.2.2 時滯系統的H∞控制器設計(254)
8.3 時滯相關的魯棒控制器設計(258)
8.3.1 非線性最小化問題基於LMI的疊代方法(259)
8.3.2 參數調整方法(262)
8.3.3 時滯相關/時滯變化率無關條件的LMI方法
9 分散魯棒控制(266)
9.1 分散控制的概念(266)
9.2 不確定性關聯繫統的分散魯棒穩定化(267)
9.2.1 滿足匹配條件的不確定性關聯大系統分散魯棒穩定化(267)
9.2.2 分散魯棒穩定化控制器設計(268)
9.2.3 不確定性關聯時滯大系統的分散魯棒穩定化(273)
9.2.4 數值解不確定性廣義大系統的分散魯棒穩定化(279)
9.3 不確定性時滯大系統的分散輸出跟蹤控制(282)
9.3.1 滿足匹配條件的不確定性關聯時滯大系統分散魯棒輸出跟蹤控制(282)
9.3.2 數值界不確定性關聯時滯大系統的分散魯棒輸出跟蹤控制(285)
9.4 不確定性關聯大系統的分散魯棒H∞控制(289)
9.4.1 不確定性大系統分散H∞狀態反饋控制(289)
9.4.2 不確定性大系統分散H∞輸出反饋控制(293)
9.4.3 不確定性大系統分散H2/H∞狀態反饋控制(299)
10 非線性系統魯棒控制(304)
10.1 非線性控制系統理論與魯棒性問題(304)
10.2 非線性系統的L2增益分析(305)
10.2.1 L2增益的定義(306)
10.2.2 非線性系統的有界實條件(307)
10.2.3 與近似線性系統的關係(309)
10.3 狀態反饋非線性H∞控制(310)
10.3.1 狀態反饋非線性H∞控制問題(310)
10.3.2 狀態反饋非線性H∞控制器及其存在性條件(310)
10.3.3 與近似線性系統的關係(311)
10.4 輸出反饋非線性H∞控制(312)
10.4.1 輸出反饋非線性H∞控制問題(312)
10.4.2 輸出反饋非線性H∞控制器及其存在性條件(312)
10.4.3 指數穩定化的情形(314)
10.5 其他形式的非線性H∞控制問題(314)
10.5.1 DF問題(314)
10.5.2 奇異問題(315)
10.5.3 L2∞增益條件(316)
10.6 基於反饋線性化系統的非線性魯棒控制μ方法(316)
10.6.1 非線性系統的嚴密反饋線性化(317)
10.6.2 非線性魯棒控制問題(320)
10.6.3 魯棒控制器的μ綜合方法(321)
10.6.4 分析和設計舉例(323)
11 魯棒控制理論的套用———線性二次型方法(327)
11.1 套用MATLAB軟體包求解線性二次型控制問題(327)
11.1.1 求解LQR問題(327)
11.1.2 穩定裕量研究(329)
11.1.3 求解隨機控制問題(330)
11.1.4 求解LQG問題(331)
11.1.5 魯棒設計問題(332)
11.2 河流污染的分散最佳化控制(336)
11.2.1 河流污染的數學模型(336)
11.2.2 河流污染的分散最佳化控制(337)
12 魯棒控制理論的套用———H∞和μ方法(339)
12.1 硬碟魯棒控制(339)
12.1.1 控制的目的(339)
12.1.2 數學模型的建立(340)
12.1.3 二自由度控制(340)
12.1.4 魯棒控制系統設計(341)
12.2 頻率分離控制(343)
12.2.1 控制對象與控制目標(343)
12.2.2 頻率分離控制方法(344)
12.2.3 實驗結果(344)
12.3 磁力懸浮系統魯棒控制(346)
12.3.1 柔性臂磁力懸浮系統及控制框圖(346)
12.3.2 理想的數學模型(347)
12.3.3 控制用的數學模型(348)
12.3.4 控制問題描述(350)
12.3.5 控制系統設計(352)
12.3.6 實驗結果分析(354)
12.4 汽車柴油機燃料噴射泵控制(356)
12.4.1 柴油發動機電子控制系統(356)
12.4.2 數學模型的建立(357)
12.4.3 使控制對象具有積分器的H∞設計方法(359)
12.4.4 使加權函式具有積分器的H∞設計方法(362)
12.4.5 控制器的實現(364)
12.4.6 實際控制結果(365)
12.5 二慣性系統魯棒控制(365)
12.5.1 二慣性系統模型和控制目標(365)
12.5.2 魯棒控制問題描述(366)
12.5.3 魯棒控制器設計和實驗結果(367)
參考文獻(369)

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