廣義系統(tǒng)的魯棒控制與容錯控制

前言

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的眾多領(lǐng)域中，自動控制技術(shù)起著越來越重要的作用。自動控制理論是研究自動控制共同規(guī)律的技術(shù)科學(xué)，產(chǎn)生于18世紀中葉英國的第一次技術(shù)革命。20世紀60年代初期，隨著現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)新成果的推出和電子計算機技術(shù)的應(yīng)用，為適應(yīng)宇航技術(shù)的發(fā)展，自動控制理論跨入了一個新階段——現(xiàn)代控制理論。隨著現(xiàn)代控制理論研究的日趨深人，以及向其他學(xué)科，如航空航天、能源、網(wǎng)絡(luò)、石油、化工和通信等應(yīng)用領(lǐng)域的滲透，人們發(fā)現(xiàn)了一類更具廣泛形式的系統(tǒng)，即廣義系統(tǒng)。廣義系統(tǒng)于20世紀70年代被提出，是描述與刻畫實際系統(tǒng)的有力工具。廣義系統(tǒng)模型的提出具有深刻的實際應(yīng)用背景。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，廣義系統(tǒng)理論取得了令人矚目的研究成果，其具有的本質(zhì)特性已得到越來越深刻的揭示，現(xiàn)已經(jīng)發(fā)展成為控制理論的一個重要分支。自1999年首篇廣義系統(tǒng)容錯控制方面的文章在北京IFAC國際會議上發(fā)表之后，國內(nèi)外眾多高校和研究機構(gòu)的學(xué)者致力于廣義系統(tǒng)魯棒控制與容錯控制方面的理論研究工作，同時有關(guān)應(yīng)用方面的研究在世界范圍內(nèi)也悄然興起。為了使有志從事于這一領(lǐng)域研究的讀者了解和掌握該領(lǐng)域的有關(guān)知識和研究現(xiàn)狀，進一步豐富和完善廣義系統(tǒng)容錯控制理論，作者撰寫了這本專著。

內(nèi)容概要

本書根據(jù)作者近幾年科研與教學(xué)工作的總結(jié)撰寫而成，介紹了當前這一領(lǐng)域中一些重要研究課題所取得的主要成果。全書共分8章，主要內(nèi)容包括：緒論、廣義系統(tǒng)的完整性控制、廣義系統(tǒng)H∞可靠控制、廣義系統(tǒng)混合H2/H∞性能的可靠容錯控制器設(shè)計、基于控制器增益變化的廣義系統(tǒng)可靠保成本控制、廣義系統(tǒng)的分散控制、廣義系統(tǒng)的H∞控制、基于容錯理論的同時鎮(zhèn)定研究。讀者可以根據(jù)興趣和需要對本書的內(nèi)容進行選讀?！　”緯晒┛刂婆c系統(tǒng)科學(xué)、系統(tǒng)工程、應(yīng)用數(shù)學(xué)以及相關(guān)工程與應(yīng)用的專業(yè)研究人員及教師閱讀和參考，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)研究生和高年級本科生的選修課教材。

書籍目錄

前言 第1章 緒論 　1.1 廣義系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征及應(yīng)用背景 　1.2 廣義系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 　1.3 容錯控制的發(fā)展現(xiàn)狀 　1.3.1 完整性的容錯控制 　1.3.2 可靠鎮(zhèn)定的容錯控制 第2章 廣義系統(tǒng)的完整性控制 　2.1 引言 　2.2 連續(xù)廣義系統(tǒng)具有完整性的二次穩(wěn)定 　2.2.1 二次穩(wěn)定 　2.2.2 具有完整性的魯棒二次穩(wěn)定 　2.2.3 數(shù)值實例 　2.3 離散廣義系統(tǒng)具有完整性的魯棒二次穩(wěn)定 　2.3.1 系統(tǒng)的描述 　2.3.2 二次穩(wěn)定與二次能穩(wěn) 　2.3.3 完整性魯棒二次穩(wěn)定 　2.3.4 數(shù)值實例 　2.4 本章小結(jié) 第3章 廣義系統(tǒng)H∞可靠控制 　3.1 引言 　3.2 問題的描述 　3.3 定義與引理 　3.4 關(guān)于執(zhí)行器故障的H∞可靠控制 　3.5 關(guān)于傳感器故障的H∞可靠控制 　3.6 數(shù)值實例 　3.7 基于狀態(tài)反饋增益變化的廣義系統(tǒng)H∞可靠控制 　3.7.1 系統(tǒng)模型描述 　3.7.2 控制器設(shè)計 　3.7.3 算法 　3.7.4 數(shù)值實例 　3.8 本章小結(jié) 第4章 廣義系統(tǒng)混合H2/H∞性能的可靠容錯控制器設(shè)計 　4.1 引言 　4.2 系統(tǒng)描述 　4.3 相關(guān)定義 　4.4 H2和H∞控制 　4.4.1 H2控制 　4.4.2 H∞控制 　4.4.3 混合H2/H∞的可靠容錯控制 　4.5 數(shù)值實例 　4.6 本章小結(jié) 第5章 基于控制器增益變化的廣義系統(tǒng)可靠保成本控制 　5.1 引言 　5.2 問題的引入 　5.3 保成本控制 　5.4 可靠保成本控制器的設(shè)計 　5.4.1 無故障情況下的保成本控制 　5.4.2 部分故障情況下的保成本控制 　5.4.3 可靠保成本控制 　5.5 數(shù)值實例 　5.6 本章小結(jié) 第6章 廣義系統(tǒng)的分散控制 　6.1 引言 　6.2 廣義系統(tǒng)H∞分散控制 　6.2.1 理論基礎(chǔ) 　6.2.2 分散H∞控制器 　6.2.3 數(shù)值實例 　6.3 一類不確定廣義系統(tǒng)的分散容錯控制 　6.3.1 問題描述 　6.3.2 完整性控制器設(shè)計 　6.3.3 傳感器具有完整性的分散容錯控制器設(shè)計 　6.3.4 數(shù)值實例 　6.4 本章小結(jié) 第7章 廣義系統(tǒng)的H∞控制 　7.1 引言 　7.2 基于觀測器的具有反饋增益變化的廣義系統(tǒng)H∞控制 　7.2.1 問題的提出 　7.2.2 定義與引理 　7.2.3 H∞控制 　7.2.4 數(shù)值實例 　7.3 具有乘法式攝動的廣義系統(tǒng)H∞控制器設(shè)計 　7.3.1 控制器設(shè)計 　7.3.2 數(shù)值實例 　7.4 時變仿射廣義系統(tǒng)魯棒H∞性能的研究 　7.4.1 系統(tǒng)描述 　7.4.2 定義及引理 　7.4.3 魯棒H∞性能 　7.4.4 數(shù)值實例 　7.5 本章小結(jié) 第8章 基于容錯理論的同時鎮(zhèn)定研究 　8.1 引言 　8.2 廣義系統(tǒng)輸入飽和同時鎮(zhèn)定 　8.2.1 問題描述 　8.2.2 同時鎮(zhèn)定控制器設(shè)計 　8.2.3 數(shù)值實例 　8.3 基于容錯理論的具有二次性能線性離散時滯系統(tǒng)同時鎮(zhèn)定研究 　8.3.1 模型的描述 　8.3.2 同時鎮(zhèn)定控制器設(shè)計 　8.3.3 數(shù)值實例 　8.4 本章小結(jié) 參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：自廣義系統(tǒng)被提出以來，學(xué)者對其進行了廣泛而深入的研究。目前，普遍采用的方法主要有：狀態(tài)空間法、幾何方法和頻域法。狀態(tài)空間法也稱為時域方法，是基于廣義系統(tǒng)的狀態(tài)方程研究廣義系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)及設(shè)計控制器。該方法是廣義系統(tǒng)中較常用的方法，所刻畫問題的方式簡潔直觀，結(jié)果清晰明了。其中，Riccati方法和LMI（線性矩陣不等式）方法具有能揭示系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)且易于計算機輔助設(shè)計等優(yōu)點，成為時域方法中較常用的兩種方法。幾何方法是Wonham針對線性系統(tǒng)提出的，后來被Lewis推廣到廣義系統(tǒng)的方法。其優(yōu)點是對廣義系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有獨到的刻畫，如廣義系統(tǒng)的能控性結(jié)構(gòu)、能控子空間及不變子空間的刻畫等，而且?guī)缀畏椒ê啙嵜髁耍苊饬藸顟B(tài)空間方法中大量繁雜的運算，所得的結(jié)果可轉(zhuǎn)化為矩陣運算；其缺點是對系統(tǒng)的魯棒控制問題的分析和綜合顯得無能為力。頻域法也稱為多變量頻域法，是對狀態(tài)空間描述的廣義系統(tǒng)采用頻率域的系統(tǒng)描述和頻率域的計算方法進行研究。頻域法具有物理直觀性強和便于設(shè)計調(diào)節(jié)等優(yōu)點。

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《廣義系統(tǒng)的魯棒控制與容錯控制》可供控制與系統(tǒng)科學(xué)、系統(tǒng)工程、應(yīng)用數(shù)學(xué)以及相關(guān)工程與應(yīng)用的專業(yè)研究人員及教師閱讀和參考，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)研究生和高年級本科生的選修課教材。

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