時(shí)滯系統(tǒng)魯棒控制

內(nèi)容概要

時(shí)滯現(xiàn)象大量存在于各種工程中，時(shí)滯常常是導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定或性能惡化的一個(gè)重要原因，時(shí)滯系統(tǒng)研究在過去數(shù)十年來得到了許多學(xué)者的廣泛關(guān)注。本書針對目前時(shí)滯相關(guān)研究方法所存在的局限性，提出一種全新的自由權(quán)矩陣方法，為時(shí)滯系統(tǒng)魯棒控制提供了更具普遍性和更有效的方法?；谔岢龅淖杂蓹?quán)矩陣方法，本書首先建立了具有時(shí)變時(shí)滯的連續(xù)和離散時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)滯相關(guān)穩(wěn)定及鎮(zhèn)定條件，具有定常時(shí)滯的雙時(shí)滯系統(tǒng)時(shí)滯相關(guān)穩(wěn)定準(zhǔn)則和中立型時(shí)滯系統(tǒng)的時(shí)滯相關(guān)穩(wěn)定條件；然后研究了連續(xù)和離散時(shí)間時(shí)滯系統(tǒng)以及廣義時(shí)滯系統(tǒng)的時(shí)滯相關(guān)魯棒H∞控制和無源控制等魯棒性能控制問題；最后對Lurie系統(tǒng)這類特殊的非線性時(shí)滯系統(tǒng)進(jìn)行了研究。    本書可供理工科高年級(jí)本科生、研究生及相關(guān)專業(yè)教師、自動(dòng)控制及相關(guān)領(lǐng)域的廣大工程技術(shù)人員和科研工作者自學(xué)與參考使用。

作者簡介

吳敏，1963年生，廣東化州人。教育部“長江學(xué)者”特聘教授，中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院副院長、控制科學(xué)與工程學(xué)科博士生導(dǎo)師。1986年于中南大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)獲碩士學(xué)位后留校任教；1989－1990年在日本東北大學(xué)進(jìn)修；1996－1999年在東京工業(yè)大學(xué)進(jìn)行國際合作研究，并獲東京工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位；2001—2002年得到英國皇家學(xué)會(huì)資助在諾丁漢大學(xué)從事國際合作研究。2004年獲“國家杰出青年科學(xué)基金”，同年評為首批新世紀(jì)百千萬人才工程國家級(jí)人選，2001年獲教育部第三屆青年教師獎(jiǎng)。獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)9項(xiàng)。發(fā)表刊物論文235篇（SCI檢索53篇，EI檢索118篇），出版專著2部、教材1部、譯著2部。1999年獲國際自動(dòng)控制聯(lián)合會(huì)（IFAC）控制工程實(shí)踐優(yōu)秀論文獎(jiǎng)。主要研究領(lǐng)域是過程控制、魯棒控制和智能系統(tǒng)。

書籍目錄

編者的話前言符號(hào)說明第1章  緒論  1.1  引言  1.2  時(shí)滯系統(tǒng)穩(wěn)定性研究方法回顧  1.3  自由權(quán)矩陣的引入及其意義  1.4  本書內(nèi)容第2章  預(yù)備知識(shí)  2.1  Lyapunov穩(wěn)定性概念及基本定理    2.1.1  Lyapunov意義下的穩(wěn)定性    2.1.2  Lyapunov穩(wěn)定性定理  2.2  時(shí)滯系統(tǒng)穩(wěn)定性基本概念及相關(guān)結(jié)論    2.2.1  時(shí)滯系統(tǒng)穩(wěn)定性基本概念    2.2.2  Lyapunov-Krasovskii穩(wěn)定性定理    2.2.3  Razumikhin穩(wěn)定性定理  2.3  H∞范數(shù)    2.3.1  范數(shù)    2.3.2  奇異值    2.3.3  H∞范數(shù)  2.4  H∞控制及無源控制    2.4.1  H∞控制    2.4.2  無源控制  2.5  LMI方法    2.5.1  LMI的一般表示    2.5.2  標(biāo)準(zhǔn)LMI問題  2.6  相關(guān)引理  2.7  本章小結(jié)第3章  線性時(shí)變時(shí)滯系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析  3.1  引言  3.2  系統(tǒng)描述  3.3  標(biāo)稱系統(tǒng)的穩(wěn)定性    3.3.1  替換x（t）項(xiàng)    3.3.2  保留x（t）項(xiàng)    3.3.3  等價(jià)性分析  3.4  時(shí)變結(jié)構(gòu)不確定性    3.4.1  魯棒穩(wěn)定性分析    3.4.2  數(shù)值實(shí)例  3.5  多項(xiàng)式型不確定性的參數(shù)依賴Lyapunov-Krasovskii泛函    3.5.1  魯棒穩(wěn)定性分析    3.5.2  數(shù)值實(shí)例  3.6  改進(jìn)的自由權(quán)矩陣方法    3.6.1  標(biāo)稱系統(tǒng)    3.6.2  不確定系統(tǒng)    3.6.3  數(shù)值實(shí)例  3.7  本章小結(jié)第4章  線性多時(shí)滯系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析  4.1  引言  4.2  系統(tǒng)描述  4.3  雙時(shí)滯系統(tǒng)    4.3.1  漸近穩(wěn)定性    4.3.2  與單時(shí)滯系統(tǒng)的等價(jià)性分析    4.3.3  魯棒穩(wěn)定性    4.3.4  數(shù)值實(shí)例  4.4  多時(shí)滯系統(tǒng)  4.5  本章小結(jié)第5章  中立型系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析  5.1  引言  5.2  時(shí)變時(shí)滯系統(tǒng)    5.2.1  系統(tǒng)描述    5.2.2  標(biāo)稱系統(tǒng)的穩(wěn)定性    5.2.3  時(shí)變結(jié)構(gòu)不確定性    5.2.4  數(shù)值實(shí)例  5.3  中立時(shí)滯與離散時(shí)滯相同時(shí)的情形    5.3.1  自由權(quán)矩陣方法    5.3.2  自由權(quán)矩陣結(jié)合參數(shù)化模型變換    5.3.3  自由權(quán)矩陣結(jié)合增廣Lyapunov-Kr9sovskii泛函    5.3.4  數(shù)值實(shí)例  5.4  中立時(shí)滯與離散時(shí)滯不同時(shí)的情形    5.4.1  標(biāo)稱系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性    5.4.2  等價(jià)性分析    5.4.3  魯棒穩(wěn)定性    5.4.4  數(shù)值實(shí)例  5.5  本章小結(jié)第6章  線性時(shí)變時(shí)滯系統(tǒng)的鎮(zhèn)定設(shè)計(jì)  6.1  引言  6.2  系統(tǒng)描述  6.3  非線性最小化問題基于LMI的迭代方法  6.4  參數(shù)調(diào)整方法  6.5  時(shí)滯相關(guān)/時(shí)滯變化率無關(guān)條件的LMI方法  6.6  數(shù)值實(shí)例  6.7  本章小結(jié)第7章  具有輸入時(shí)滯與狀態(tài)時(shí)滯線性系統(tǒng)的魯棒鎮(zhèn)定設(shè)計(jì)  7.1  系統(tǒng)描述  7.2  標(biāo)稱系統(tǒng)的時(shí)滯相關(guān)鎮(zhèn)定設(shè)計(jì)  7.3  魯棒鎮(zhèn)定的時(shí)滯相關(guān)條件  7.4  只含輸入時(shí)滯的線性系統(tǒng)的魯棒鎮(zhèn)定  7.5  只含狀態(tài)時(shí)滯的線性系統(tǒng)的魯棒鎮(zhèn)定    7.5.1  無記憶狀態(tài)反饋    7.5.2  有記憶狀態(tài)反饋  7.6  數(shù)值實(shí)例  7.7  本章小結(jié)第8章  具有時(shí)變時(shí)滯的離散系統(tǒng)時(shí)滯相關(guān)穩(wěn)定性分析與鎮(zhèn)定控制器設(shè)計(jì)  8.1  引言  8.2  系統(tǒng)描述  8.3  穩(wěn)定性分析  8.4  鎮(zhèn)定控制器設(shè)計(jì)  8.5  仿真實(shí)例  8.6  本章小結(jié)第9章  線性時(shí)滯系統(tǒng)的時(shí)滯相關(guān)魯棒H∞控制  9.1  系統(tǒng)描述  9.2  時(shí)滯相關(guān)有界實(shí)  9.3  H∞控制器設(shè)計(jì)    9.3.1  參數(shù)調(diào)節(jié)方法    9.3.2  矩陣分解方法    9.3.3  基于迭代算法的H∞控制器設(shè)計(jì)  9.4  數(shù)值實(shí)例  9.5  本章小結(jié)第10章  線性時(shí)滯系統(tǒng)的時(shí)滯相關(guān)無源控制  10.1  系統(tǒng)描述  10.2  無源性分析  10.3  無源控制器設(shè)計(jì)  10.4  時(shí)滯相關(guān)魯棒無源性分析與綜合  10.5  數(shù)值實(shí)例  10.6  本章小結(jié)第11章  線性時(shí)滯廣義系統(tǒng)的時(shí)滯相關(guān)H∞控制  11.1  系統(tǒng)描述  11.2  時(shí)滯相關(guān)有界實(shí)  11.3  時(shí)滯相關(guān)H∞控制  11.4  數(shù)值實(shí)例  11.5  本章小結(jié)第12章  線性離散時(shí)變時(shí)滯系統(tǒng)的時(shí)滯相關(guān)H∞控制  12.1  系統(tǒng)描述  12.2  標(biāo)稱系統(tǒng)的H∞控制  12.3  魯棒H∞控制  12.4  數(shù)值實(shí)例  12.5  本章小結(jié)第13章  Lurie非線性系統(tǒng)的絕對穩(wěn)定性分析  13.1  引言  13.2  多執(zhí)行機(jī)構(gòu)的時(shí)滯Lurie系統(tǒng)的絕對穩(wěn)定性    13.2.1  系統(tǒng)描述    13.2.2  標(biāo)稱系統(tǒng)的絕對穩(wěn)定性    13.2.3  時(shí)變結(jié)構(gòu)不確定時(shí)滯系統(tǒng)的魯棒絕對穩(wěn)定性    13.2.4  數(shù)值實(shí)例  13.3  時(shí)變時(shí)滯系統(tǒng)絕對穩(wěn)定的時(shí)滯相關(guān)條件    13.3.1  系統(tǒng)描述    13.3.2  標(biāo)稱系統(tǒng)的時(shí)滯相關(guān)絕對穩(wěn)定性    13.3.3  不確定性系統(tǒng)的時(shí)滯相關(guān)魯棒絕對穩(wěn)定性    13.3.4  數(shù)值實(shí)例  13.4  本章小結(jié)參考文獻(xiàn)附錄A  LMI工具箱介紹  A.1  線性矩陣不等式及相關(guān)術(shù)語  A.2  線性矩陣不等式的確定  A.3  信息提取  A.4  線性矩陣不等式求解器  A.5  結(jié)果驗(yàn)證  A.6  修改一個(gè)線性矩陣不等式系統(tǒng)

章節(jié)摘錄

第1章 緒論1.1 引言在一些物理和生物現(xiàn)象中，現(xiàn)在的狀態(tài)變化率依賴于過去的狀態(tài)，系統(tǒng)的這種特性稱之為時(shí)滯，而具有時(shí)滯的系統(tǒng)稱之為時(shí)滯系統(tǒng)。人們很早注意到生物系統(tǒng)的時(shí)滯現(xiàn)象，后來發(fā)現(xiàn)許多工程系統(tǒng)，如機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、流體傳輸系統(tǒng)、冶金工業(yè)過程以及網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，都存在著時(shí)滯現(xiàn)象，而且時(shí)滯常常是造成系統(tǒng)不穩(wěn)定的一個(gè)重要原因。由于其廣泛的研究背景，時(shí)滯系統(tǒng)的研究得到了許多學(xué)者的關(guān)注。20世紀(jì)50－60年代就建立了時(shí)滯系統(tǒng)的基本理論，包括運(yùn)動(dòng)方程解的存在唯一性、零解的穩(wěn)定性理論等，為后來時(shí)滯系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。近20年來，時(shí)滯系統(tǒng)魯棒控制的研究非?；钴S，并已深入到各個(gè)分支，如時(shí)滯系統(tǒng)的時(shí)滯相關(guān)穩(wěn)定性分析與設(shè)計(jì)、H∞控制、無源與耗散控制、可靠控制、保成本控制、H∞濾波、Kalman濾波以及隨機(jī)控制等。不管哪個(gè)分支，穩(wěn)定性都是基礎(chǔ)。因此，從穩(wěn)定性入手探索新的研究方法對于推動(dòng)時(shí)滯系統(tǒng)這一領(lǐng)域向前發(fā)展具有重要的意義。這一章，對時(shí)滯系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究方法進(jìn)行了全面的回顧，并指出存在的局限性，進(jìn)而提出一種新的研究方法，稱為自由權(quán)矩陣方法。1.2 時(shí)滯系統(tǒng)穩(wěn)定性研究方法回顧穩(wěn)定性研究是控制理論中一個(gè)非常重要的基礎(chǔ)問題，有許多專著對此進(jìn)行了深入的討論。對于時(shí)滯系統(tǒng)，其穩(wěn)定性研究起源于20世紀(jì)50年代，研究方法有頻域和時(shí)域方法，而頻域方法是最早的穩(wěn)定性研究方法，它通過特征方程根的分布或復(fù)Lyapunov矩陣函數(shù)方程的觶。來判別穩(wěn)定性，只適用于定常時(shí)滯系統(tǒng)。時(shí)域方法主要有Lyapunov—Krasovskii泛函方法和Razumikhin函數(shù)方法，它們分別由Krasovskii和Razumikhin創(chuàng)立于20世紀(jì)50年代末，是時(shí)滯系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的一般方法。20世紀(jì)90年代以前，由于沒有一般的方法來構(gòu)造Lyapunov-Krasovskii泛函或Lyapunov函數(shù)，所得到的條件一般也只是一些存在性條件而且不可能獲得一般解。

編輯推薦

《時(shí)滯系統(tǒng)魯棒控制:自由權(quán)矩陣方法》由科學(xué)出版社出版。

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