現(xiàn)代控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真

內(nèi)容概要

　　《現(xiàn)代控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真：使用PIMCSD工具箱》內(nèi)容分為上下兩篇，結(jié)合自主研發(fā)的PIMCSD工具箱講述LQG與鼠。最優(yōu)控制系統(tǒng)的基本理論，以及設(shè)計與仿真的實現(xiàn)。上篇講述了基于PIMCSD工具箱的無限長時間定?？刂破鳎ㄕ{(diào)節(jié)器）／濾波器的設(shè)計與仿真，包括基于MATLAB最優(yōu)控制系統(tǒng)設(shè)計的傳統(tǒng)教材的大部分內(nèi)容；下篇講述了有限長時間LOG與H∞最優(yōu)控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真在PIMCSD工具箱中的功能和實現(xiàn)，包括有限長時間LQG控制系統(tǒng)的時變軟／硬終端控制、跟蹤、濾波、平滑與估計，以及有限長時間H∞控制系統(tǒng)的臨界范數(shù)、時變H∞全狀態(tài)反饋控制、H∞濾波和H∞輸出反饋控制等內(nèi)容。PIMCSD工具箱為相關(guān)領(lǐng)域有限長時間控制問題的分析與求解提供了強(qiáng)有力的支持，是目前MATLAB控制工具箱所木具備的，對它的介紹和使用也是本書的主要特色?！　　冬F(xiàn)代控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真：使用PIMCSD工具箱》可作為大專院校力學(xué)、自動控制專業(yè)的高年級本科生和研究生的教材，也可供相關(guān)研究人員參考。

書籍目錄

序 前言 PIMCSD工具箱函數(shù)說明上篇 定?？刂破髟O(shè)計與仿真 第1章 定?？刂葡到y(tǒng)分析 1.1 線性系統(tǒng)的時域分析 1.1.1 零輸入響應(yīng) 1.1.2 階躍響應(yīng) 1.1. 3 脈沖響應(yīng) 1.1.4 斜坡響應(yīng) 1.1.5 正弦響應(yīng) 1.1.6 指數(shù)響應(yīng) 1.1.7 任意輸入響應(yīng) 1.2 連續(xù)系統(tǒng)的離散化 1.2.1 狀態(tài)方程和性能指標(biāo)的精確離散 1.2.2 線性隨機(jī)系統(tǒng)的等效離散 1. 3可控性與可觀測性 第2章 LQ調(diào)節(jié)器 2.1 定常LQ控制器 2.1.1 狀態(tài)調(diào)節(jié)器 2.1.2 數(shù)字調(diào)節(jié)器 2.1.3 輸出調(diào)節(jié)器 2.1.4 矩陣代數(shù)Riccati方程 2.2 定常Kalman濾波器 2.2.1 Kalman濾波器 2.2.2 數(shù)字Kalman濾波器 2. 3 定常LQG調(diào)節(jié)器 第3章 H∞調(diào)節(jié)器 3.1 無限長時間控制系統(tǒng)的H2和H∞范數(shù) 3.2 H∞全狀態(tài)反饋控制 3.3 H∞最優(yōu)濾波 3.4 H∞輸出反饋控制 下篇 時變控制器設(shè)計與仿真 第4章 時變控制系統(tǒng)分析 4.1 線性時變系統(tǒng)仿真 4.2 矩陣微分方程（組） 4.2.1 對稱/非對稱微分Riccati方程（組） 4.2.2 對稱/非對稱微分Lyapunov方程 第5章 時變LQ控制器 5.1 LQ終端控制 5.1.1 軟終端控制器 5.1.2 硬終端控制器 5.2 分段線性定常系統(tǒng)的終端控制 5. 3 時變LQ跟蹤—控制 第6章 時變?yōu)V波器 6.1 Kalman濾波（正向方差濾波） 6.2 正向信息濾波 6.3 反向方差濾波 6.4.反向信息濾波 第7章 時變?yōu)V波—平滑器 7.1 反向信息濾波—平滑 7.2 正向—反向信息濾波—平滑 7. 3 小結(jié) 第8章 時變LQG控制器 8.1 LQG終端控制 8.1.1 軟終端控制器 8.1.2 硬終端控制器 8.2 時變LQG跟蹤—控制 第9章 時變風(fēng)控制器 9.1 有限長時間控制系統(tǒng)的H2和H∞范數(shù) 9.2 H∞全狀態(tài)反饋控制 9.3 H∞最優(yōu)濾波 9. 4 H∞輸出反饋控制 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   第5章 時變LQ控制器 第1～3章講述的是定?？刂破髟O(shè)計，也是MATLAB工具箱對現(xiàn)代控制系統(tǒng)設(shè)計提供的主要功能，定?？刂破魇敲嫦驘o限長時間的。然而，實際的控制系統(tǒng)存在大量的有限長時間控制系統(tǒng)設(shè)計的要求，例如，飛機(jī)起飛、降落階段姿態(tài)的快速調(diào)整，機(jī)械臂的快速、精確定位，制導(dǎo)武器的精確打擊，以及衛(wèi)星編隊飛行的隊形重構(gòu)等，有限長時間的控制問題導(dǎo)向時變控制器的設(shè)計。時變控制器在控制時間、精度方面卻具有非常明顯的優(yōu)勢，特別是對于航空航天領(lǐng)域的快速機(jī)動控制問題具有傳統(tǒng)定?？刂破麟y以企及的優(yōu)越性。這一優(yōu)點在斯坦福大學(xué)Bryson教授的兩本專著Dynamic Optimization （Addison Wesley Longman Inc., 1999）和Applied Linear Optimal Control （Cambridge University Press,2002）中得到了專門的強(qiáng)調(diào)。本書后面章節(jié)將對LQG和H∞最優(yōu)控制系統(tǒng)的有限長時間時變控制器的設(shè)計與仿真進(jìn)行論述。本章則主要講述有限長時間時變LQ控制器設(shè)計與仿真在PIMCSD工具箱中的實現(xiàn)。 5.1 LQ終端控制 所謂終端控制器，就是通過控制器的作用，在有限長時間內(nèi)使系統(tǒng)能夠達(dá)到期望的終端狀態(tài)。Bryson在專著中指出，根據(jù)終端控制理論得到時變控制器可以在相同大小控制輸入峰值的情況下，僅花費定?？刂破饕话氲臅r間就達(dá)到系統(tǒng)期望的終端狀態(tài)，而且?guī)缀鯖]有超調(diào)量。因此，考慮終端條件的時變控制器設(shè)計對于有限長時間的控制系統(tǒng)有著特殊的意義。本節(jié)講述兩種處理終端約束的方法及其控制器的設(shè)計與仿真。

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