魯棒控制理論及套用

魯棒控制的研究自開始以來60多年間一直是估計控制界的研究熱點。它的研究出發點是由於工作狀況變動、外部干擾以及建模誤差使得在實際工程過程中精確模型很難得到，而系統的各種故障也將導致模型的不確定性，需要設計一個固定的控制器，使具有不確定性的對象滿足控制品質，也就是魯棒控制。

所謂的“魯棒性”是指控制系統在一定(結構或非結構)的參數攝動下，維持系統某些性能的特性，他被用以表征控制系統對特性或參數攝動的不敏感性。

基本介紹

• 書名：魯棒控制理論及套用
• 譯者：王娟
• 出版社：電子工業出版社
• 出版時間：(2011年8月1日)

基本信息

出版社:電子工業出版社; 第1版 (2011年8月1日)作譯者：王娟

ISBN號：9787121142857

出版日期：2011-08

字數：224千字

定價：￥38.00元

頁碼：204

開本：16

內容簡介

本書主要介紹現代魯棒控制的基本理論與套用成果，具體內容包括三個部分。第一部分介紹有關基礎知識，包括數學基礎、穩定性、有界性和收斂性的基本定理、具有不確定性的系統的描述方法以及魯棒穩定與魯棒性能準則的條件；第二部分介紹魯棒控制的理論成果，首先介紹了H∞控制理論；然後介紹了約束系統的魯棒鎮定和魯棒H∞設計方法，最後闡述了不確定時滯系統的魯棒鎮定問題的最新研究成果及非線性魯棒控制；第三部分分別介紹上述理論成果在機械系統和網路控制系統等系統中的設計實例。

讀者對象：本書可以作為自動控制和電氣工程專業的高年級本科生、研究生教材，也可供從事相關專業的科研人員和工程技術人員參考。

圖書目錄

目 錄

第1章 控制系統的穩定性1

1.1 穩定性概念1

1.2 李雅普諾夫穩定性定理4

1.3 線性離散系統李雅普諾夫穩定性分析6

1.4 約束系統的穩定性分析7

1.4.1 狀態反饋控制系統穩定性分析8

1.4.2 輸出反饋控制系統穩定性分析18

1.5 魯棒穩定性33

1.5.1 不確定狀態空間模型33

1.5.2 二次穩定性35

1.6 干擾抑制問題37

參考文獻39

第2章 H∞控制理論41

2.1 連續時間系統41

2.2 離散系統44

2.3 控制器設計46

2.3.1 狀態反饋H∞控制46

2.3.2 輸出反饋H∞控制48

2.3.3 靜態輸出反饋H∞控制51

參考文獻56

第3章 受約束系統的輸出H∞控制57

3.1 問題描述57

3.1.1 無約束輸出反饋控制器設計58

3.1.2 受約束系統的H∞輸出反饋控制60

3.2 輸出反饋的滾動時域H∞控制方法62

3.2.1 滾動時域最佳化62

3.2.2 可行性及閉環系統性能64

3.3 仿真研究65

參考文獻69

第4章 魯棒H∞控制70

4.1 魯棒H∞動態輸出反饋控制70

4.2 魯棒H∞靜態輸出反饋控制74

4.2.1 問題描述74

4.2.2 不確定系統的H∞靜態輸出反饋控制75

4.2.3 靜態輸出反饋滾動時域H∞控制方法80

4.2.4 仿真研究83

第5章 時滯系統基於狀態反饋的魯棒鎮定86

5.1 時滯系統的穩定性86

5.1.1 頻域分析法87

5.1.2 時域分析法88

5.2 時滯系統基於狀態反饋的魯棒鎮定90

5.2.1 基於Riccati方程或Riccati不等式方法90

5.2.2 基於線性矩陣不等式方法91

5.2.3 具有時變狀態和輸入時滯線性不確定系統魯棒鎮定方法92

5.2.4 小結105

參考文獻105

第6章 時滯系統基於觀測器狀態反饋及輸出反饋的魯棒鎮定107

6.1 時滯系統基於觀測器狀態反饋的魯棒鎮定108

6.1.1 具有未知固定狀態時滯線性不確定系統基於觀測器的魯棒鎮定方法108

6.1.2 具有時變狀態時滯線性不確定系統基於觀測器的魯棒鎮定方法117

6.1.3 小結122

6.2 時滯系統基於輸出反饋的魯棒鎮定122

6.2.1 靜態輸出反饋123

6.2.2 動態輸出反饋126

6.2.3 數值算例與仿真研究130

6.2.4 小結131

參考文獻131

第7章 魯棒控制的套用134

7.1 滾動時域H∞輸出反饋控制在主動懸架控制中的套用134

7.1.1 主動懸架系統及其性能描述135

7.1.2 動態輸出反饋的滾動時域H∞主動懸架控制137

7.1.3 仿真研究142

7.2 H∞魯棒跟蹤控制在軋機調速系統中的套用147

7.2.1 問題描述147

7.2.2 約束系統的滾動時域H∞跟蹤控制148

7.2.3 H∞魯棒跟蹤控制在穿孔軋機調速系統的套用150

7.3 用滾動時域H∞跟蹤控制實現的混沌同步化153

7.3.1 問題描述153

7.3.2 滾動時域H∞跟蹤控制混沌同步154

7.3.3 仿真結果156

7.4 魯棒鎮定在網路控制系統中的套用158

7.5 網路控制系統的概念與數學模型159

7.6 網路控制系統的穩定性分析166

7.7 網路控制系統魯棒鎮定控制器設計168

7.8 小結171

參考文獻172

附錄A 線性矩陣不等式173

A.1 線性矩陣不等式的表示式173

A.1.1 線性矩陣不等式的一般表示173

A.1.2 可轉化為線性矩陣不等式表示的問題173

A.2 一些標準的線性矩陣不等式問題174

附錄B Matlab LMI工具箱簡介178

B.1 線性矩陣不等式及相關術語178

B.2 確定線性矩陣不等式179

B.3 線性矩陣不等式求解器185

附錄C 相關引理194