H∞控制及應(yīng)用

前言

所謂控制系統(tǒng)，就是包括一個(gè)被控對象和一個(gè)控制該對象的控制器或補(bǔ)償器的系統(tǒng)。要設(shè)計(jì)一個(gè)好的控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)者首先得弄清楚被控系統(tǒng)的一些基本性質(zhì)或確定可以用來描述被控系統(tǒng)的一些數(shù)學(xué)表達(dá)式，如系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)方程，這就是建模問題。在確定被控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型之后，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)系統(tǒng)的性質(zhì)以及整體控制系統(tǒng)所要求的性能指標(biāo)來設(shè)計(jì)一個(gè)相應(yīng)的控制器，這便是控制問題。多少年來，眾多從事系統(tǒng)和控制研究及設(shè)計(jì)的科研人員和工程師都是圍繞這兩大方向不斷地探尋著新的方法來解決新的問題。在實(shí)際應(yīng)用中，由于現(xiàn)實(shí)的環(huán)境可能隨時(shí)發(fā)生變化，被控的系統(tǒng)也可能隨著時(shí)間而改變。一個(gè)實(shí)用的控制系統(tǒng)不但需要能夠應(yīng)付這些環(huán)境的變化，而且必須同時(shí)應(yīng)付被控系統(tǒng)中的不確定性、非線性、噪聲以及高頻動(dòng)態(tài)等。我們通常把控制系統(tǒng)在實(shí)際環(huán)境中能夠正常工作的特性叫做魯棒性。如何設(shè)計(jì)一個(gè)能夠保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性并同時(shí)滿足性能指標(biāo)的控制器，就是所謂的魯棒控制。

內(nèi)容概要

本書的重點(diǎn)放在解決一般化H∞控制問題。眾所周知，一般化H∞控制問題是無法通過解Riccati方程來得到反饋控制律的。本書的結(jié)果建立在對被控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性的充分理解和分析的基礎(chǔ)之上，通過將被控的系統(tǒng)分解成各種具有不同物理性質(zhì)的子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)可以清晰地顯示被控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性，使我們能夠深入地了解反饋控制對整體系統(tǒng)所產(chǎn)生的作用，從而構(gòu)造出滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)的控制器。本書系統(tǒng)地概述了第一作者和他的合作者多年來在H∞和魯棒控制方面的理論研究及其在實(shí)際系統(tǒng)中應(yīng)用的成果。    本書可作為高等院校航天航空、應(yīng)用數(shù)學(xué)、化學(xué)工程、電氣工程、機(jī)械工程和自動(dòng)化等相關(guān)專業(yè)研究生教材或參考書，在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中也具有參考價(jià)值。

書籍目錄

前言英文版前言第1章  導(dǎo)論  1.1  背景  1.2  各章  預(yù)覽  1.3  符號(hào)和術(shù)語第2章  數(shù)學(xué)基礎(chǔ)  2.1  導(dǎo)論  2.2  矢量空間和子空間  2.3  矩陣代數(shù)和特性    2.3.1  行列式，逆和求導(dǎo)    2.3.2  秩，特征值和Jordan型    2.3.3  特殊矩陣    2.3.4  奇異值分解  2.4  范數(shù)    2.4.1  矢量范數(shù)    2.4.2  矩陣范數(shù)    2.4.3  連續(xù)時(shí)間信號(hào)的范數(shù)    2.4.4  離散時(shí)間信號(hào)的范數(shù)    2.4.5  連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的范數(shù)    2.4.6  離散時(shí)間系統(tǒng)的范數(shù)第3章  線性系統(tǒng)基礎(chǔ)理論  3.1  導(dǎo)論  3.2  動(dòng)態(tài)響應(yīng)  3.3  系統(tǒng)穩(wěn)定性  3.4  可控性和可觀性  3.5  系統(tǒng)可逆性  3.6  常態(tài)秩，有限零點(diǎn)和無限零點(diǎn)  3.7  幾何子空間  3.8  狀態(tài)反饋和輸出饋入的特性第4章  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解工具  4.1  導(dǎo)論  4.2  Jordan和實(shí)Jordan規(guī)范型  4.3  矩陣對的結(jié)構(gòu)分解  4.4  特殊坐標(biāo)基  4.5  結(jié)構(gòu)映射和雙線性變換    4.5.1  連續(xù)時(shí)問到離散時(shí)間的映射    4.5.2  離散時(shí)間到連續(xù)時(shí)間的映射第5章  H∞控制基本理論  5.1  導(dǎo)論  5.2  H∞控制問題  5.3  有界實(shí)引理  5.4  連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)規(guī)范化H∞控制  5.5  連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)一般化H∞控制  5.6  離散時(shí)間系統(tǒng)  5.7  常見的魯棒控制問題    5.7.1  混合靈敏度問題    5.7.2  最大化復(fù)值穩(wěn)定半徑    5.7.3  加性攝動(dòng)下的魯棒鎮(zhèn)定    5.7.4  乘性攝動(dòng)下的魯棒鎮(zhèn)定第6章  離散時(shí)間Riccati方程的解  6.1  導(dǎo)論  6.2  一般DARE的解  6.3  H∞-DARE的解  6.4  主要結(jié)果的證明    6.4.1  定理6.1的證明    6.4.2  定理6.2的證明第7章  連續(xù)時(shí)間H∞優(yōu)化問題的極小值  7.1  導(dǎo)論  7.2  全信息反饋  7.3  輸出反饋  7.4  具有虛軸零點(diǎn)的對象第8章  連續(xù)時(shí)間H∞問題的解  8.1  導(dǎo)論  8.2  全狀態(tài)反饋  8.3  全階輸出反饋  8.4  降階輸出反饋  8.5  主要結(jié)果的證明    8.5.1  定理8.1的證明    8.5.2  定理8.2的證明    8.5.3  定理8.3的證明    8.5.4  定理8.4的證明    8.5.5  定理8.5的證明第9章  連續(xù)時(shí)間H∞幾乎干擾解耦  9.1  導(dǎo)論  9.2  可解性條件  9.3  全狀態(tài)反饋的解  9.4  輸出反饋的解    9.4.1  全階輸出反饋    9.4.2  降階輸出反饋  9.5  主要結(jié)果的證明    9.5.1  定理9.2的證明    9.5.2  定理9.3的證明    9.5.3  定理9.4的證明第10章  連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的魯棒和完全跟蹤  10.1  導(dǎo)論  10.2  可解性條件和解    10.2.1  狀態(tài)反饋下的解    10.2.2  測量輸出反饋下的解  10.3  其他參考信號(hào)的魯棒和完全跟蹤  10.4  主要結(jié)果的證明    10.4.1  定理10.2的證明    10.4.2  定理10.3的證明    10.4.3  定理10.4的證明第11章  離散時(shí)間H∞優(yōu)化極小值  11.1  導(dǎo)論  11.2  全信息反饋  11.3  輸出反饋  11.4  在單位圓上有零點(diǎn)的對象第12章  離散時(shí)間H∞問題的解  12.1  導(dǎo)論  12.2  全信息和狀態(tài)反饋  12.3  全階輸出反饋  12.4  降階輸出反饋第13章  離散時(shí)間H∞幾乎干擾解耦  13.1  導(dǎo)論  13.2  可解性條件  13.3  狀態(tài)和全信息反饋的解  13.4  測量反饋的解    13.4.1  全階輸出反饋    13.4.2  降階輸出反饋  13.5  主要結(jié)果的證明    13.5.1  定理13.1的證明    13.5.2  定理13.2的證明    13.5.3  定理13.4的證明    13.5.4  定理13.5的證明    13.5.5  定理13.3和定理13.6的證明    13.5.6  定理13.7的證明第14章  離散時(shí)間系統(tǒng)的魯棒和完全跟蹤  14.1  導(dǎo)論  14.2  可解性條件和解    14.2.1  狀態(tài)反饋下的解    14.2.2  測量反饋下的解  14.3  幾乎完全跟蹤問題第15章  硬盤驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)  15.1  導(dǎo)論  15.2  VCM執(zhí)行器模型  15.3  伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真結(jié)果  15.4  實(shí)現(xiàn)結(jié)果第16章  壓電執(zhí)行器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)  16.1  導(dǎo)論  16.2  非線性磁滯動(dòng)態(tài)的線性化  16.3  幾乎干擾解耦問題  16.4  最終控制器和仿真結(jié)果第17章  陀螺穩(wěn)定鏡像定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)  17.1  導(dǎo)論  17.2  自由陀螺穩(wěn)定鏡像系統(tǒng)  17.3  利用RPT方法設(shè)計(jì)控制器  17.4  仿真和實(shí)現(xiàn)結(jié)果參考文獻(xiàn)

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