魯棒飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

內(nèi)容概要

　　《魯棒飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》系統(tǒng)地介紹了三種魯棒控制設(shè)計(jì)方法：玎?？刂品椒ā2／h∞混合控制方法與μ綜合控制方法。在此基礎(chǔ)上，通過飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)例及仿真，詳細(xì)說明了三種魯棒飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。全書內(nèi)容共分5章。第1章，魯棒控制理論概述；第2章，魯棒控制基礎(chǔ)；第3章，h∞飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；第4章，h2／h∞飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；第5章，μ綜合飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
　　《魯棒飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》是作者多年來在研究生教學(xué)和科研工作的基礎(chǔ)上不斷積累總結(jié)而成，不僅注重魯棒控制理論的介紹和總結(jié)，同時(shí)更注重魯棒控制方法在飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，將先進(jìn)控制理論與工程實(shí)際問題緊密結(jié)合在一起。本書可供航空、航天領(lǐng)域中從事控制理論研究與應(yīng)用、飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究的科研人員、工程技術(shù)人員使用，也可作為高等院校博士研究生、碩士研究生和高年級本科生的教學(xué)參考書。

書籍目錄

第1章　魯棒控制理論概述
　1．1魯棒控制理論中的主要方法
　1．1．1kharitonov區(qū)間理論
　1．1．2h∞魯棒控制方法
　1．1．3h2／h∞魯棒控制方法
　1．1．4結(jié)構(gòu)奇異值μ方法
　1．1．5魯棒控制的求解方法
　1．2魯棒控制的應(yīng)用及魯棒飛行控制研究現(xiàn)狀
第2章　魯棒控制基礎(chǔ)
　2．1數(shù)學(xué)預(yù)備知識
　2．1．1空間與范數(shù)
　2．1．2矩陣奇異值
　2．1．3函數(shù)的范數(shù)
　2．1．4riccati方程
　2．1．5線性分式變換
　2．1．6線性矩陣不等式
　2．2不確定性的描述
　2．2．1可參數(shù)化不確定模型
　2．2．2非參數(shù)化不確定性
　2．3線性不確定系統(tǒng)的頻域模型
　2．3．1不確定系統(tǒng)模型的類型
　2．3．2攝動函數(shù)建模
　2．4魯棒穩(wěn)定性的頻域判據(jù)
　2．4．1nyquist判據(jù)
　2．4．2小增益定理：nyquist頻域判據(jù)的推廣
第3章　h∞飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　3．1h∞標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)問題
　3．2h∞混合靈敏度控制問題
　3．2．1混合靈敏度控制思想
　3．2．2h∞混合靈敏度控制方法
　3．3加權(quán)函數(shù)的選取
　3．4縱向飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真
　3．4．1單狀態(tài)點(diǎn)設(shè)計(jì)與仿真
　3．4．2多狀態(tài)點(diǎn)設(shè)計(jì)與仿真
　3．5側(cè)向飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真
第4章　h2／h∞飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　4．1問題的提出
　4．2h2標(biāo)準(zhǔn)控制
　4．2．1h2性能
　4．2．2h2標(biāo)準(zhǔn)控制問題
　4．3基于lmi的h2／h∞控制
　4．3．1基于lmi的h∞控制
　4．3．2基于lmi的h2控制
　4．3．3基于lmi的h2／h∞控制
　4．3．4求解算法
　4．4飛控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真
　4．5含參數(shù)攝動的飛控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真
　4．5．1模型的建立及求解算法
　4．5．2飛控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真
第5章　μ綜合飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　5．1結(jié)構(gòu)奇異值
　5．1．1結(jié)構(gòu)奇異值μ定義
　5．1．2μ的邊界
　5．1．3實(shí)數(shù)與復(fù)數(shù)值結(jié)構(gòu)的比較
　5．1．4恒定但未知結(jié)構(gòu)與隨機(jī)時(shí)間變化結(jié)構(gòu)的比較
　5．2魯棒穩(wěn)定性和魯棒性能
　5．2．1魯棒穩(wěn)定性分析
　5．2．2魯棒性能
　5．3 μ綜合設(shè)計(jì)方法
　5．3．11z綜合步驟
　5．3．2內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)
　5．3．3閉環(huán)響應(yīng)
　5．3．4h∞綜合
　5．3．5μ分析和d尺度
　5．3．6d-k迭代
　5．4縱向飛控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真
　5．4．1飛機(jī)模型及內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)
　5．4．2加權(quán)函數(shù)的選取
　5．4．3μ綜合與μ分析
　5．4．4仿真分析
　5．5側(cè)向飛控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真
　5．5．1飛機(jī)模型及內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)
　5．5．2加權(quán)函數(shù)的選取
　5．5．3μ綜合與μ分析
　5．5．4仿真分析
　5．6非脆弱μ綜合魯棒飛控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真
　5．6．1非脆弱魯棒控制基本概念
　5．6．2非脆弱μ綜合設(shè)計(jì)方法
　5．6．3飛控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真
參考文獻(xiàn)
　　

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對飛機(jī)性能的要求越來越高，這就要求飛行控制系統(tǒng)能良好地處理模型不精確問題和外界干擾問題。而在實(shí)際飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中還要考慮以下因素： （1）當(dāng)飛機(jī)數(shù)學(xué)模型的參數(shù)發(fā)生變化或存在結(jié)構(gòu)不確定時(shí)，飛行控制系統(tǒng)也應(yīng)該能夠較好地完成對飛機(jī)的控制任務(wù)； （2）由于控制器頻帶比較寬，使得飛機(jī)性能受飛機(jī)結(jié)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)動態(tài)性能變化的影響較大； （3）反饋控制器的設(shè)計(jì)雖然對飛行員指令會得到較好的響應(yīng)，但是外部擾動對它的影響可能會是破壞性的； （4）執(zhí)行部件與控制元件的制造容差，系統(tǒng)運(yùn)行過程中存在的老化、磨損以及環(huán)境和運(yùn)行條件惡化等現(xiàn)象； （5）在實(shí)際工程問題中，通常對數(shù)學(xué)模型要人為地進(jìn)行簡化，去掉一些復(fù)雜的因素。 因此，一個(gè)合理的設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮到上述各種因素的影響，從而就會用到與控制有關(guān)的各種理論知識。例如：對于系統(tǒng)中出現(xiàn)的隨機(jī)噪聲，利用濾波的方法處理；在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)不確定的情況下進(jìn)行系統(tǒng)辨識，建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；為了使控制系統(tǒng)具有判斷故障和處理故障的能力，可以進(jìn)行故障診斷和容錯(cuò)控制；對于各種不確定性因素及其影響，就要考慮到魯棒控制方法。 魯棒性是指控制對象在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，它能在某種程度上保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性與動態(tài)性能的能力。魯棒控制就是設(shè)計(jì)一種控制器，使得當(dāng)系統(tǒng)存在一定程度的參數(shù)不確定性及一定限度的未知建模動態(tài)時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)仍能保持穩(wěn)定并具有一定的控制性能的控制。這就是不確定系統(tǒng)魯棒控制。 關(guān)于魯棒控制的問題最早可以追溯到1927年Black針對具有攝動的精確的增益反饋設(shè)計(jì)思想，而基于這一設(shè)計(jì)思想的控制系統(tǒng)往往是動態(tài)不穩(wěn)定的。直至1932年Nyquist提出基于Nyquist曲線的頻域穩(wěn)定性判據(jù)之后，才使得反饋增益與控制系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性之間關(guān)系明朗化。進(jìn)而Bode于1945年討論了單輸入單輸出反饋系統(tǒng)的魯棒性，提出利用幅值和相位穩(wěn)定裕量來得到系統(tǒng)能容忍的不確定范圍，并引入微分靈敏度函數(shù)來衡量參數(shù)攝動下的系統(tǒng)性能。其早期研究主要針對攝動的不確定性，即敏感性分析問題上。這是一種無窮小分析思想，與工程實(shí)際相距較遠(yuǎn)。

編輯推薦

《魯棒飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》由章衛(wèi)國教授、李愛軍教授、劉小雄副教授、李廣文副教授共同編著，由國防工業(yè)出版社出版。

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