多變量頻率域控制理論

內(nèi)容概要

內(nèi) 容 簡 介
多變量頻率域控制理論是現(xiàn)代控制理論的重要組成部分，它已形成完整豐富的理論體系并獲得廣
泛的實(shí)際應(yīng)用。本書是作者根據(jù)在清華大學(xué)十多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)編著而成。書中詳細(xì)敘述了多變量控制系
統(tǒng)的系統(tǒng)矩陣描述和逆奈奎斯特陣列法、特征軌跡法、反標(biāo)架正規(guī)化法和正規(guī)矩陣參數(shù)優(yōu)化法等有重要
工程實(shí)用價(jià)值的多種設(shè)計(jì)方法。其中部分內(nèi)容是作者獨(dú)到的科研成果。本書內(nèi)容豐富，取材新穎，概念清
晰，深入淺出。書末以附錄形式提供了詳細(xì)的數(shù)學(xué)補(bǔ)充知識。與本書內(nèi)容密切配合的實(shí)用智能設(shè)計(jì)軟件
“IntelDes”同時(shí)問世。
本書適合于理工科大學(xué)自動控制專業(yè)和相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生用作教材，也適合自動控制和
自動化領(lǐng)域的科研和工程技術(shù)人員用作參考書。

書籍目錄

目錄
緒論 時(shí)間域控制理論與頻率域控制理論
第1章 多變量頻率域控制理論基礎(chǔ)
1.1 多變量系統(tǒng)的幾種描述
1.1.1 傳遞函數(shù)矩陣描述
1.1.2 狀態(tài)空間描述
1.1.3 系統(tǒng)矩陣描述
1.1.4 矩陣分式描述
1.2 系統(tǒng)矩陣的變換
1.2.1 相似變換
1.2.2 嚴(yán)格等價(jià)變換
1.2.3 系統(tǒng)的等價(jià)變換
1.3 解耦零點(diǎn)
1.3.1 解耦零點(diǎn)的概念
1.3.2 最小階系統(tǒng)
1.3.3 非最小階系統(tǒng)矩陣的降階
1.3.4 狀態(tài)空間系統(tǒng)矩陣的分解
1.4 多項(xiàng)式系統(tǒng)矩陣的幾種標(biāo)準(zhǔn)形式
1.4.1 G（s）的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)矩陣實(shí)現(xiàn)
1.4.2 Smith標(biāo)準(zhǔn)形
1.4.3 Smith－McMillan標(biāo)準(zhǔn)形
1.4.4 系統(tǒng)矩陣p（s）的Smith標(biāo)準(zhǔn)形
1.5 系統(tǒng)的極點(diǎn)、零點(diǎn)及解耦零點(diǎn)
1.5.1 基本概念
1.5.2 多變量系統(tǒng)的極點(diǎn)和模態(tài)
1.5.3 傳遞函數(shù)矩陣的極點(diǎn)和零點(diǎn)
1.5.4 系統(tǒng)的解耦零點(diǎn)、極點(diǎn)、零點(diǎn)與傳遞極點(diǎn)和傳遞零點(diǎn)的關(guān)系
1.5.5 嚴(yán)格等價(jià)變換下系統(tǒng)極點(diǎn)、零點(diǎn)的性質(zhì)
1.5.6 閉環(huán)系統(tǒng)的零點(diǎn)和極點(diǎn)
1.5.7 系統(tǒng)的串聯(lián)與并聯(lián)
1.6 系統(tǒng)的可控性和可觀性
第2章 多變量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求
2.1 多變量系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)及基本關(guān)系
2.1.1 反饋系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)
2.1.2 閉環(huán)傳遞函數(shù)矩陣與回差矩陣的關(guān)系
2.1.3 閉環(huán)特征多項(xiàng)式與開環(huán)特征多項(xiàng)式的關(guān)系
2.1.4 關(guān)于對象非方時(shí)的處理
2.2 多變量控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)
2.2.1 穩(wěn)定性
2.2.2 多變量系統(tǒng)的交連
2.2.3 魯棒性與故障穩(wěn)定性
2.2.4 多變量系統(tǒng)的靜態(tài)誤差
2.3 多變量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求
第3章 多變量控制系統(tǒng)的逆奈奎斯特陣列設(shè)計(jì)方法
3.1 基本設(shè)計(jì)思路
3.2 對角優(yōu)勢矩陣
3.2.1 對角優(yōu)勢常數(shù)矩陣
3.2.2 對角優(yōu)勢有理函數(shù)矩陣
3.3 對角優(yōu)勢系統(tǒng)的奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
3.3.1 對角系統(tǒng)的奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
3.3.2 對角優(yōu)勢函數(shù)矩陣的周數(shù)
3.3.3 對角優(yōu)勢系統(tǒng)的奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
3.3.4 系統(tǒng)具有對角優(yōu)勢的判據(jù)
3.3.5 對角優(yōu)勢與穩(wěn)定性的聯(lián)合判據(jù)
3.4 閉環(huán)系統(tǒng)增益矩陣設(shè)計(jì)
3.5 Ostrowski定理
3.6 Ostrowski定理在多變量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
3.7 逆奈奎斯特陣列設(shè)計(jì)方法小結(jié)
3.8 對角優(yōu)勢的實(shí)現(xiàn)和預(yù)補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)
3.8.1 初等變換法
3.8.2 分頻段補(bǔ)償法
3.9 偽對角化方法
3.9.1 問題的提法
3.9.2 HaWkins方法
3.9.3 Johnson方法
3.9.4 偽對角化指標(biāo)的另一提法
3.10 Perr0n－Frobenius理論及廣義對角優(yōu)勢
3.10.1 引言
3.10.2 Perron－Frobenius理論基礎(chǔ)
3.10.3 廣義對角優(yōu)勢系統(tǒng)的奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
3.10.4 廣義對角優(yōu)勢系統(tǒng)反饋增益矩陣的設(shè)計(jì)
3.10.5 廣義Ostrowski定理及其應(yīng)用
3.10.6 廣義對角優(yōu)勢系統(tǒng)補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)
第4章 多變量控制系統(tǒng)的特征軌跡設(shè)計(jì)方法
4.1 引言
4.2 特征函數(shù)和特征軌跡
4.3 特征函數(shù)的基本數(shù)學(xué)性質(zhì)
4.3.1 多值性
4.3.2 連續(xù)性
4.3.3 共軛性
4.3.4 無理性
4.3.5 代數(shù)函數(shù)
4.3.6 極點(diǎn)和零點(diǎn)
4.3.7 有理特征函數(shù)
4.4 特征軌跡的奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
4.5 特征函數(shù)與系統(tǒng)的動態(tài)性能
4.6 設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的特征軌跡方法
4.7 增益平衡技術(shù)
4.8 控制器的分頻段設(shè)計(jì)
4.8.1 高頻段設(shè)計(jì)
4.8.2 中頻段設(shè)計(jì)
4.8.3 低頻段設(shè)計(jì)
4.9 特征軌跡設(shè)計(jì)方法的魯棒性問題
第5章 多變量魯棒控制系統(tǒng)的正規(guī)矩陣設(shè)計(jì)方法
5.1 不確定性與魯棒控制問題
5.1.1 不確定性
5.1.2 名義模型與攝動
5.1.3 魯棒性
5.1.4 魯棒控制問題
5.2 奇異值函數(shù)及其基本數(shù)學(xué)性質(zhì)
5.3 給定攝動強(qiáng)度上界時(shí)系統(tǒng)魯棒穩(wěn)定的條件
5.4 奇異值函數(shù)與系統(tǒng)的動態(tài)性能
5.5 控制系統(tǒng)奇異值軌跡的設(shè)計(jì)問題
5.6 正規(guī)矩陣與魯棒穩(wěn)定性
5.6.1 矩陣特征值偏移幅度的上界
5.6.2 再論特征軌跡設(shè)計(jì)方法的魯棒性問題
5.6.3 以正規(guī)矩陣實(shí)現(xiàn)魯棒穩(wěn)定性
5.7 正規(guī)矩陣的H∞范數(shù)
5.8 矩陣的正規(guī)性指標(biāo)
5.9 設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的反標(biāo)架正規(guī)化方法
5.10 設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的正規(guī)矩陣參數(shù)優(yōu)化方法
5.10.1 問題的提出
5.10.2 基本思路
5.10.3 酉矩陣的參數(shù)化
5.10.4 預(yù)期特征傳遞函數(shù)的參數(shù)化
5.10.5 設(shè)計(jì)流程
5.10.6 設(shè)計(jì)實(shí)例
附錄 數(shù)學(xué)補(bǔ)充知識
A.1 Hermite矩陣
A.1.1 矩陣的共軛轉(zhuǎn)置
A.1.2 Hermite矩陣
A.2 酉空間
A.2.1 酉空間，向量的內(nèi)積和長度
A.2.2 標(biāo)準(zhǔn)正交向量
A.3酉矩陣
A.3.1 次酉矩陣
A.3.2 酉矩陣
A.3.3 Schur三角分解
A.4 正規(guī)矩陣
A.4.1 正規(guī)矩陣
A.4.2 正規(guī)矩陣的基本性質(zhì)
A.5 奇異值分解
A.5.1 奇異值分解
A.5.2 奇異值分解的存在性定理的證明
A.5.3 奇異值分解的唯一性
A.5.4 正規(guī)矩陣的奇異值
A.6 奇異值分解的一些用途
A.6.1 評價(jià)矩陣“接近”奇異的程度
A.6.2 定義向量增益
A.6.3 求任意矩陣的廣義逆矩陣
A.7 線性方程組的最小二乘解問題
A.7.1 最小二乘解與法方程
A.7.2 用廣義逆矩陣求最小二乘解
A.8 向量的范數(shù)
A.8.1 定義向量范數(shù)的條件
A.8.2 幾種常用的向量范數(shù)
A.9 矩陣的范數(shù)
A.9.1 定義矩陣范數(shù)的條件
A.9.2 定義矩陣范數(shù)的一種方法
A.9.3 矩陣的譜范數(shù)
A.9.4 矩陣的Fr0benius范數(shù)
A.9.5 矩陣范數(shù)的一些性質(zhì)
A.10 矩陣的和與積的特征值和奇異值

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