非線性廣義系統(tǒng)的魯棒控制與狀態(tài)估計

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)和全面地總結(jié)了作者近十年來在非線性廣義系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性、魯棒鎮(zhèn)定和狀態(tài)估計方面的研究成果，主要內(nèi)容包括雙線性廣義系統(tǒng)的全局鎮(zhèn)定、利普希茨非線性廣義系統(tǒng)的魯棒二次穩(wěn)定性和觀測器設(shè)計、具有輸入飽和的廣義系統(tǒng)的反饋鎮(zhèn)定、輸出調(diào)節(jié)和集不變性分析、信道傳輸容量有限條件下廣義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的檢測與鎮(zhèn)定、具有馬爾可夫數(shù)據(jù)包丟失的廣義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制器設(shè)計、廣義奇異攝動系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性和濾波。
本書可作為高等學(xué)校自動化、系統(tǒng)工程、信息與計算科學(xué)、機械工程與自動化、通信工程、運籌學(xué)與控制論、計算機應(yīng)用技術(shù)等相關(guān)專業(yè)的高年級本科生、研究生的教材和教學(xué)參考書，也可供從事相關(guān)專業(yè)教學(xué)和科研工作的高校教師、科技工作者和工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

前言
第1章  概述
  1．1  引言
  1．2  國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
  1．3  本書的主要內(nèi)容
  1．4  符號約定
  參考文獻(xiàn)
第2章  雙線性廣義系統(tǒng)的全局鎮(zhèn)定
  2．1  引言
  2．2  雙線性廣義連續(xù)系統(tǒng)的全局鎮(zhèn)定
  2．3  雙線性廣義離散系統(tǒng)的全局鎮(zhèn)定
  2．4  時滯雙線性廣義系統(tǒng)的全局鎮(zhèn)定
  2．5  小結(jié)
  參考文獻(xiàn)
第3章  利普希茨非線性廣義系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性
  3．1  引言
  3．2  連續(xù)時間利普希茨非線性廣義系統(tǒng)的廣義二次穩(wěn)定性
  3．3  離散時間利普希茨非線性廣義系統(tǒng)解的存在性及其穩(wěn)定性
  3．4  離散時間利普希茨非線性時滯廣義系統(tǒng)的廣義二次鎮(zhèn)定
  3．5  小結(jié)
  參考文獻(xiàn)
第4章  利普希茨非線性廣義系統(tǒng)的觀測器設(shè)計
  4．1  引言
  4．2  利普希茨非線性連續(xù)廣義系統(tǒng)觀測器的設(shè)計
  4．3  利普希茨非線性廣義馬爾可夫跳變系統(tǒng)觀測器的設(shè)計
  4．4  小結(jié)
  參考文獻(xiàn)
第5章  具有輸入飽和的廣義系統(tǒng)的反饋鎮(zhèn)定
  5．1  引言
  5．2  含參數(shù)廣義Riccati方程
  5．3  具有輸入飽和的廣義系統(tǒng)的半全局反饋鎮(zhèn)定
  5．4  具有輸入飽和的廣義系統(tǒng)的全局反饋鎮(zhèn)定
  5．5  具有外界擾動和輸入飽和的廣義系統(tǒng)的同時鎮(zhèn)定
  5．6  數(shù)值例子
  5．7  小結(jié)
  參考文獻(xiàn)
第6章  具有輸入飽和的廣義系統(tǒng)的輸出調(diào)節(jié)
  6．1  引言
  6．2  具有輸入飽和的廣義系統(tǒng)的半全局輸出調(diào)節(jié)
  6．3  數(shù)值例子
  6．4  小結(jié)
  參考文獻(xiàn)
第7章  具有驅(qū)動飽和的利普希茨廣義系統(tǒng)的集不變性分析
  7．1  引言
  7．2  系統(tǒng)描述和預(yù)備引理
  7．3  閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性和集不變性分析
  7．4  狀態(tài)反饋控制器設(shè)計和吸引域估計
  7．5  具有驅(qū)動器飽和以及故障的魯棒容錯控制
  7．6  數(shù)值例子
  7．7  小結(jié)
  參考文獻(xiàn)
第8章  信道傳輸容量有限條件下廣義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的檢測與鎮(zhèn)定
  8．1  引言
  8．2  信道傳輸容量有限條件下廣義離散網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的檢測與鎮(zhèn)定
  8．3  信道傳輸容量有限條件下具有數(shù)據(jù)包丟失的廣義離散網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的檢測與鎮(zhèn)定
  8．4  信道傳輸容量有限條件下具有數(shù)據(jù)包丟失的廣義連續(xù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的檢測
  8．5  信道傳輸容量有限條件下連續(xù)時間利普希茨非線性廣義系統(tǒng)的檢測
  8．6  小結(jié)
  參考文獻(xiàn)
第9章  具有馬爾可夫數(shù)據(jù)包丟失的廣義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制器設(shè)計
  9．1  引言
  9．2  控制器一執(zhí)行器時延可測情形
  9．3  控制器執(zhí)行器時延不可測情形
  9．4  小結(jié)
  參考文獻(xiàn)
第10章  廣義奇異攝動系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性
  10．1  引言
  10．2  廣義奇異攝動連續(xù)系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性
  10．3  廣義奇異攝動離散系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性
  10．4  數(shù)值例子
  10．5  小結(jié)
  參考文獻(xiàn)
第11章  廣義奇異攝動系統(tǒng)的Hoo濾波
  11．1  引言
  11．2  問題描述
  11．3  Hoo性能分析
  11．4  Hoo濾波器設(shè)計
  11．5  數(shù)值例子
  11．6  小結(jié)
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：第1章 概述1.1 引 言系統(tǒng)模型的狀態(tài)空間描述法是自動控制理論研究中一種比較完善的描述方法， 通常以微分方程或差分方程的形式對系統(tǒng)的模型進行描述。 該類描述方法的一種特殊形式為E（t； x）±x（t）=f（t； x（t）； u（t））；y（t）=g（t； x（t）； u（t））：（1.1）其中， x（t） 為系統(tǒng)的狀態(tài)變量， 對于連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)， ±x（t） 分別表示微分運算 x_ （t） 和向前差分運算 x（t + 1）； u（t） 和 y（t） 分別為系統(tǒng)的輸入和輸出； 矩陣E（t； x） 2 Rn￡n。 式 （1。1） 描述了一類由若干個子系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)而組成的整體系統(tǒng)模型， 矩陣 E（t； x） 表示子系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)規(guī)則。 當(dāng) E（t； x） 非奇異時， 構(gòu)成系統(tǒng) （1。1）的所有子系統(tǒng)均由微分方程 （差分方程） 來描述， 此時系統(tǒng) （1。1） 為通常的狀態(tài)變量所描述的系統(tǒng)； 當(dāng) E（t； x） 為奇異矩陣， 即 rank（E（t； x）） = r < n 時， 構(gòu)成系統(tǒng) （1。1）的子系統(tǒng)同時由微分方程 （差分方程） 和代數(shù)方程來描述， 而且在大多數(shù)情況下， 代數(shù)約束是無法消除的， 或者消除代數(shù)約束將導(dǎo)致系統(tǒng)關(guān)鍵信息的丟失。 對于此類系統(tǒng)， 不同領(lǐng)域的學(xué)者有不同的稱法。 例如， 在控制和數(shù)學(xué)研究領(lǐng)域稱其為奇異系統(tǒng)（singular systems） 或廣義狀態(tài)空間系統(tǒng) （generalized state-space systems）， 在工程和經(jīng)濟系統(tǒng)研究中稱其為描述系統(tǒng) （descriptor systems）， 在數(shù)值分析中稱其為微分代數(shù)系統(tǒng) （di。erential-algebraic systems）， 在電路系統(tǒng)研究中常稱其為半狀態(tài)系統(tǒng)（semi-state systems）。當(dāng) E（t； x） 為奇異時不變矩陣時， 系統(tǒng) （1。1） 可寫為E±x（t）=f（t； x（t）； u（t））；y（t）=g（t； x（t）； u（t））：（1。2）特別地， 線性時不變廣義系統(tǒng)通常表示為E±x=Ax（t） + Bu（t）；y（t）=Cx（t） + Du（t）：（1.3）其中， A， B， C 和 D 均為適維常數(shù)矩陣； E 為奇異矩陣。廣義系統(tǒng)是一類比較廣泛的系統(tǒng)， 是描述與刻畫實際系統(tǒng)的有利工具。 自 1974年由 Rosenbrock 提出以來[1]， 廣義系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于飛行器模型、化學(xué)過程、電路系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)、大規(guī)模互聯(lián)系統(tǒng)以及電力系統(tǒng)等的數(shù)學(xué)建模。 目前， 廣義系統(tǒng)的研究已成為控制界的一個熱點， 并且有了豐富的研究結(jié)果。 另外， 廣義系統(tǒng)也是研究正常系統(tǒng)的一種非常有效的處理方法， 如時滯系統(tǒng)的廣義系統(tǒng)變換方法[2， 3]。與正常系統(tǒng)相比， 廣義系統(tǒng)不僅具有形式上的差別， 更重要的是具有如下的本質(zhì)特性。 對線性時不變廣義系統(tǒng) （1。3） 來講， 主要具有以下特性[4]：（1） 線性定常廣義系統(tǒng)的解中不僅有指數(shù)項， 而且一般還有脈沖項及輸入的導(dǎo)數(shù)項； 在離散情形下， 廣義系統(tǒng)通常不具有因果性， 即廣義離散系統(tǒng)的解不僅需要現(xiàn)在和過去的輸入， 還依賴于未來的輸入；（2） 廣義系統(tǒng)具有層次性， 一層為由微分方程或差分方程描述的動態(tài)特性， 另一層為由代數(shù)方程描述的靜態(tài)特性， 而正常系統(tǒng)沒有靜態(tài)特性；（3） 廣義系統(tǒng)的傳遞函數(shù)陣通常包含多項式矩陣， 并具有無窮遠(yuǎn)極點；（4） 正常系統(tǒng)的動態(tài)階為 n， 而廣義系統(tǒng)的動態(tài)階為 rank（E）；（5） 在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)擾動下， 廣義系統(tǒng)通常不再具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。因此， 廣義系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上比正常系統(tǒng)更加復(fù)雜， 廣義系統(tǒng)特別是非線性廣義系統(tǒng)在研究上更加困難， 也更富有挑戰(zhàn)性。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀到目前為止， 廣義系統(tǒng)理論的研究已取得了極大的進展， 基于狀態(tài)空間描述的正常系統(tǒng)的許多研究結(jié)果都被成功地推廣到廣義系統(tǒng)中， 已經(jīng)建立了廣義系統(tǒng)控制以及狀態(tài)估計的基本理論， 進一步豐富和完善了廣義系統(tǒng)乃至整個線性系統(tǒng)理論。由于廣義系統(tǒng)的本質(zhì)特性， 在研究廣義系統(tǒng)的反饋鎮(zhèn)定和狀態(tài)估計問題時，不僅要考慮閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性， 還要考慮其正則性以及脈沖模的消除。 所以， 對廣義系統(tǒng)來講， 其系統(tǒng)控制和狀態(tài)估計問題要比正常系統(tǒng)復(fù)雜得多。 文獻(xiàn) [5] 研究了帶有結(jié)構(gòu)參數(shù)擾動的線性連續(xù)時間奇異系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性。 其中， 擾動是一個時不變結(jié)構(gòu)不確定矩陣， 這些矩陣是模有界的。 文獻(xiàn) [6] 考慮相同系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性， 給出的判定準(zhǔn)則較文獻(xiàn) [5] 具有更低的保守性。 在討論線性廣義系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及鎮(zhèn)定問題時， 文獻(xiàn) [7] 提出了 \廣義二次穩(wěn)定“ 和 \廣義二次可鎮(zhèn)定” 的概念， 其實質(zhì)就是構(gòu)造一合適的廣義二次李雅普諾夫 （Lyapunov） 函數(shù)， 當(dāng)此函數(shù)滿足一定條件時就能保證廣義系統(tǒng)穩(wěn)定， 正則且無脈沖， 由此建立了線性廣義系統(tǒng)穩(wěn)定性分析和反饋鎮(zhèn)定的矩陣不等式方法。 近年來， 矩陣不等式方法已廣泛地應(yīng)用于線性廣義系統(tǒng)諸多控制問題的研究， 如廣義連續(xù)系統(tǒng)鎮(zhèn)定[8， 9]、廣義離散系統(tǒng)鎮(zhèn)定[10， 11]、魯棒鎮(zhèn)定[11]、H1 控制[12， 13]、滑?？刂芠14] 等。

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《非線性廣義系統(tǒng)的魯棒控制與狀態(tài)估計》是由科學(xué)出版社出版的。

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