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内容简介
本书介绍计算机控制系统的鲁棒性理论,以及以此理论为基础的控制系统设计方法.全书共十章.第一章介绍阅读本书所必需的基础知识.第二章介绍模型简化法.第三章介绍在模型扰动下保证闭环系统稳定性和品质下限的理论.第四章至第九章介绍鲁棒性控制器的设计方法.最后一章用一个实例说明近代控制系统实际设计时须考虑的各种因素.
本书可供从事自动化和自动控制工作的科研人员、工程技术7员,以及大学有关专业的教师、研究生和高年级学生阅读.
目录
- 前言
第一章 数字控制系统的分析基础
1-1 引言
1-2 一个反馈控制系统实例
1-3 数列的表示及其拉普拉斯变换
1-4 z变换
1-4-1 z变换的定义
1-4-2 z变换的几个主要定理
1-4-3 z变换的逆变换
1-5 计算机控制系统中各部件的z变换表示
1-5-1 连续信号的采样
1-5-2 计算机与差分方程
1-5-3 计算机与系统中其他连续部件的连接
1-6 闭环计算机控制系统的z变换分析
1-6-1 闭环控制系统的传递函数
1-6-2 存在扰动的系统
1-7 离散时间系统的状态空间表达
1-7-1 连续时间系统的状态方程离散化
1-7-2 矩阵F,G的法捷耶夫(Фадеев)算法
1-7-3 离散状态方程的解
1-8 计及计算机采样及计算时间的数字控制系统模型
第二章 模型的简化
2-1 引言
2-2 劳斯-帕得简化法
2-3 米海依洛夫-帕得简化法
2-4 连分式展开的简化法
2-5 多变量系统的简化法
2-6 多变量系统的一阶简化法
2-7 最小方程误差的简化法
2-8 系统的平衡表达和模型简化
2-8-1 平衡表达和模型简化
2-8-2 系统的平衡表达方法
2-8-3 模型简化例
2-9 奇异摄动模型
第三章 控制系统在模型误差扰动下的鲁棒性
3-1 引言
3-2 单输入单输出计算机控制系统的鲁棒性
3-2-1 单输入单输出计算机控制系统的稳定鲁棒性
3-2-2 单输入单输出计算机控制系统的品质鲁棒性
3-3 多输入多输出反馈系统在模型误差扰动下的鲁棒性
3-3-1 多输入多输出连续系统的稳定鲁棒性
3-3-2 连续系统稳定鲁棒性理论的应用实例
3-3-3 多输入多输出计算机控制系统的稳定鲁棒性
3-3-4 离散时间系统不确定性的映射和稳定鲁棒性的检验
3-4 多变量系统的品质鲁棒性
3-5 结构不确定性系统的鲁棒性
3-5-1 被控对象的不确定性
3-5-2 硬对角占优
3-5-3 结构不确定系统的尼魁斯特稳定判据
3-5-4 结构不确定性系统的逆尼魁斯特稳定判据
第四章 计算机控制系统的设计方法
4-1 控制系统的描述
4-2 模型不确定性的描述
4-3 控制系统动态品质指标的确定
4-3-1 控制系统的设计指标
4-3-2 单输入单输出系统的设计指标和二阶闭环传递函数
4-3-3 z域的典型二阶系统指标
4-3-4 三阶系统的z平面特征方程
4-3-5 良好稳定区
4-4 采样频率的选择
4-5 计算机控制系统的基本设计方法
4-6 校核控制系统动态特性的计算方法
4-7 采样间隔的响应问题
4-8 单环系统计算机算法的工程修正
4-9 计算机算法的实现
4-10 A/D,D/A和计算机字长的选择
第五章 z域的鲁棒控制器设计方法
5-1 引言
5-2 单输入单输出系统鲁棒性设计中的几个问题
5-2-1 采样频率的估计
5-2-2 降低简化被控对象模型P*(z)的阶次
5-2-3 品质鲁棒性和稳定鲁棒性的频域判别
5-2-4 预期灵敏度函数Sd(ω)的选择
5-3 基于典型二阶闭环传递函数的设计方法
5-4 基于工程修正的控制器设计方法
5-5 最小方差的控制器设计
5-5-1 系统的零静差条件
5-5-2 最小误差平方和的控制器设计
5-5-3 高频衰减滤波器F(z)的设计
5-5-4 反振铃滤波器A(s)的设计
5-5-5 最小误差平方和控制器系统的设计步骤
第六章 准连续域设计法
6-1 引言
6-2 准连续系统
6-3 连续域设计指标和小畸变的双线性变换
6-4 准连续域设计时的鲁棒性判别方法
6-5 准连续域设计方法
6-6 设计例
第七章 频率域的最优设计
7-1 引言
7-2 控制系统品质与灵敏度函数的关系及受到的限制
7-3 加权灵敏度函数
7-4 关于哈迪空间的某些结果
7-5 稳定控制器族
7-6 传递函数(矩阵)的分解表达
7-7 被控对象存在右半面极零点的最优灵敏度设计方法
7-8 设计例
7-9 参数不确定性系统的最优扰动抑制和跟随
7-10 最小相位系统的降低灵敏度设计方法
第八章 状态反馈系统的鲁棒性设计
8-1 引言
8-2 被控对象的状态方程
8-3 状态反馈控制器
8-4 用状态变量反馈配置极点及其公式
8-5 反馈增益指定时的极点配置公式
8-6 稳定特征值区域的边界映射到特征方程系数空间
8-7 用输出反馈配置极点的设计方法
8-7-1 参数空间映射法
8-7-2 用根轨迹的输出反馈设计方法
8-8 输出反馈时的稳定判据
8-9 状态变量的重构
8-9-1 状态变量的可观测性、可重构性,以及矩阵特征值的可观测性
8-9-2 n阶观测器
8-9-3 减阶自适应观测器的设计
8-10 多模型稳定问题
8-11 测量元件失效时的鲁棒性设计
8-12 线性随机最优调节器的设计
8-12-1 最优调节器系统
8-12-2 确定性离散时间最优调节器的反馈增益计算
8-12-3 最优滤波器和卡尔曼滤波器
8-12-4 连续系统的最优控制和滤波
第九章 多变量系统的鲁棒性设计
9-1 引言
9-2 最优调节器的鲁棒性设计
9-2-1 连续域的设计
9-2-2 带状态观测器的最优调节器系统的鲁棒性设计
9-2-3 带最优滤波器的线性随机最优调节器系统的鲁棒性恢复问题
9-2-4 离散化
9-3 两个自由度系统的鲁棒性设计
9-3-1 GI(z)的设计
9-3-2 反馈控制器Fe(z)(或Fe(w))的设计
第十章 近代控制系统设计实例
10-1 近代控制系统的设计
10-2 飞机的纵向运动
10-3 飞机纵向运动控制系统品质指标的确定
10-4 最优状态变量滤波
附录A z变换表
附录B 计算程序
附录C 传递函数矩阵的最小实现
C-1 矩阵的初等运算(以行初等运算为例)
C-2 把一个矩阵变换为上三角矩阵
C-3 P(s)的右互素分部表示
C-4 严格适宜传递函数矩阵P(s)的最小实现(可控型)
附录D z域的根轨迹法
附录E 线性系统的稳定性判据
参考文献