區(qū)域穩(wěn)定性約束魯棒控制理論及應(yīng)用

前言

穩(wěn)定性是動(dòng)力系統(tǒng)必須滿足的性能。一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)除了應(yīng)具有良好的穩(wěn)態(tài)特性外，還需具有良好的瞬態(tài)特性，以保證系統(tǒng)的品質(zhì)要求，而系統(tǒng)的瞬態(tài)特性一般由其極點(diǎn)的具體位置所確定。因此，系統(tǒng)極點(diǎn)配置問(wèn)題一直是控制理論中的重要研究課題之一。由于系統(tǒng)的不確定性和時(shí)滯的產(chǎn)生，使得系統(tǒng)極點(diǎn)配置很難實(shí)現(xiàn)。因此人們轉(zhuǎn)而研究如何使系統(tǒng)在保持穩(wěn)定的前提下，其閉環(huán)極點(diǎn)全部落入左半復(fù)平面上某個(gè)指定的區(qū)域內(nèi)，這就是所謂的區(qū)域穩(wěn)定性問(wèn)題。特別是線性矩陣不等式和二次矩陣不等式區(qū)域，它們以圓域、左半復(fù)平面、角域和扇形區(qū)域等為特例，在此類區(qū)域穩(wěn)定性約束下研究系統(tǒng)性能分析與控制問(wèn)題更具廣泛性、復(fù)雜性和理論與工程意義。本書(shū)針對(duì)狀態(tài)系統(tǒng)和半狀態(tài)系統(tǒng)（或奇異系統(tǒng)），首次較系統(tǒng)地介紹了區(qū)域穩(wěn)定性理論及區(qū)域穩(wěn)定性約束下魯棒控制器與濾波器的分析與設(shè)計(jì)方法，所涉及的區(qū)域穩(wěn)定性包括a-穩(wěn)定性、D-穩(wěn)定性、線性矩陣不等式區(qū)域穩(wěn)定性和二次矩陣不等式區(qū)域穩(wěn)定性等，所設(shè)計(jì)的控制器包括狀態(tài)反饋控制器、輸出反饋控制器、狀態(tài)觀測(cè)器等。本書(shū)從區(qū)域穩(wěn)定性這個(gè)層面闡述了魯棒H∞控制的思想和方法，較全面地反映了國(guó)內(nèi)外有關(guān)系統(tǒng)區(qū)域穩(wěn)定性方面的最新成果。本書(shū)的取材以區(qū)域穩(wěn)定性為主線，結(jié)合可靠控制和模糊控制思想，所選取的區(qū)域從特殊到一般，所選取的系統(tǒng)從狀態(tài)系統(tǒng)到奇異系統(tǒng)，符合思維發(fā)展規(guī)律。本書(shū)行文力求言簡(jiǎn)意明，自成體系。通過(guò)閱讀本書(shū)，讀者可比較全面系統(tǒng)地了解動(dòng)態(tài)系統(tǒng)區(qū)域穩(wěn)定性方面的成果，為進(jìn)一步的研究打下良好的基礎(chǔ)。

內(nèi)容概要

本書(shū)結(jié)合作者近年來(lái)的研究工作，詳細(xì)介紹了用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析與控制的區(qū)域，如左半復(fù)平面、圓域、線性矩陣不等式區(qū)域和二次矩陣不等式區(qū)域等，給出了矩陣區(qū)域穩(wěn)定性的條件，以及動(dòng)態(tài)系統(tǒng)區(qū)域穩(wěn)定性約束下魯棒控制與濾波方法。主要內(nèi)容包括。a-穩(wěn)定性分析與控制方法，D-穩(wěn)定性分析與控制方法，線性矩陣不等式區(qū)域穩(wěn)定性分析與控制方法以及二次矩陣不等式區(qū)域穩(wěn)定性分析與控制方法等。重點(diǎn)介紹了區(qū)域穩(wěn)定性的譜分析方法、測(cè)度分析法和線性矩陣不等式方法，以及區(qū)域穩(wěn)定性約束下的狀態(tài)反饋控制器、輸出反饋控制器、狀態(tài)觀測(cè)器、可靠控制器、模糊控制器及濾波器的分析與設(shè)計(jì)方法等。此外，還特別介紹了奇異系統(tǒng)區(qū)域穩(wěn)定性約束魯棒控制方法的最新成果。    本書(shū)可作為從事自動(dòng)控制工作的科研人員、工程技術(shù)人員以及高等院校自動(dòng)化及其他相關(guān)專業(yè)的教師、研究生和高年級(jí)本科生的研究與教學(xué)用書(shū)。

書(shū)籍目錄

前言第1章  緒論  1.1  常見(jiàn)區(qū)域R及R-穩(wěn)定性      1.1.1　RAI階段    1.1.2　RLMI階段      1.1.3　RQMI階段    1.2  不確定系統(tǒng)簡(jiǎn)介  1.3  時(shí)滯系統(tǒng)介紹  1.4  常見(jiàn)系統(tǒng)性能  1.5  控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分類  1.6  區(qū)域穩(wěn)定性分析方法概述第2章  a-穩(wěn)定性分析與控制  2.1  a-穩(wěn)定H∞動(dòng)態(tài)觀測(cè)器分析與設(shè)計(jì)    2.1.1  問(wèn)題的描述      2.1.2  動(dòng)態(tài)觀測(cè)器分析    2.I.3  動(dòng)態(tài)觀測(cè)器綜合    2.1.4  數(shù)值例子    2.2  不確定時(shí)滯系統(tǒng)魯棒a-穩(wěn)定約束輸出反饋控制      2.2.1  系統(tǒng)描述及問(wèn)題的提出    2.2.2  魯棒a-穩(wěn)定H∞輸出反饋控制器設(shè)計(jì)      2.2.3  數(shù)值例子  2.3  線性參數(shù)變化系統(tǒng)魯棒a-穩(wěn)定H∞曲狀態(tài)反饋控制    2.3.1  引言    2.3.2  系統(tǒng)描述    2.3.3  狀態(tài)反饋控制器分析    2.3.4  魯棒a-穩(wěn)定H∞狀態(tài)反饋控制律綜合      2.3.5  滯后狀態(tài)反饋控制    2.3.6  數(shù)值例子  2.4  譜分析法    2.4.1  標(biāo)稱系統(tǒng)的a-穩(wěn)定性    2.4.2  不確定系統(tǒng)a-穩(wěn)定性分析    2.4.3  例子  2.5  測(cè)度分析法  2.6  不確定奇異系統(tǒng)的.一穩(wěn)定性分析  第3章  D-穩(wěn)定性分析與控制  3.1  D-穩(wěn)定性的譜分析法    3.2  D-穩(wěn)定性的測(cè)度分析法  　　3.2.1  系統(tǒng)描述　　3.2.2  主要結(jié)論　　3.2.3  數(shù)值例子  3.3  D-穩(wěn)定性的線性分式變換法      3.3.1  引言    3.3.2  不確定線性系統(tǒng)魯棒D-穩(wěn)定性分析      3.3.3  不確定離散時(shí)滯系統(tǒng)魯棒D-穩(wěn)定性與鎮(zhèn)定  3.4  D-穩(wěn)定魯棒可靠控制器設(shè)計(jì)      3.4.1  引言    3.4.2  故障模型及問(wèn)題的形成    3.4.3  主要結(jié)果      3.4.4  數(shù)值仿真實(shí)例    3.5  奇異系統(tǒng)魯棒D-穩(wěn)定性    3.5.1  問(wèn)題的描述和預(yù)備    3.5.2  主要結(jié)果      3.5.3  數(shù)值例子    3.5.4  不確定連續(xù)奇異系統(tǒng)D-穩(wěn)定性分析  第4章  RMLI-穩(wěn)定性分析與控制    4.1  動(dòng)態(tài)區(qū)間系統(tǒng)的二次軋RMLI-鎮(zhèn)定  4.2  一類線性系統(tǒng)RMLI-穩(wěn)定性約束濾波器設(shè)計(jì)  4.3  不確定奇異系統(tǒng)RMLI-穩(wěn)定性約束狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)第5章  現(xiàn)0uI一穩(wěn)定性分析與控制    5.1  一類不確定線性系統(tǒng)二次RQMI穩(wěn)定的LMI條件      5.1.1  問(wèn)題描述    5.1.2  主要結(jié)果    5.I.3  數(shù)值例子  5.2  具有方差和區(qū)域極點(diǎn)約束的不確定線性系統(tǒng)魯棒控制    5.2.2  系統(tǒng)描述    5.2.3  主要結(jié)果    5.2.4  數(shù)值仿真實(shí)例  ……參考文獻(xiàn)附錄  Lyapunov穩(wěn)定性理論及相關(guān)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 緒論眾所周知，穩(wěn)定性是動(dòng)力系統(tǒng)必須滿足的性能。對(duì)于定常線性連續(xù)系統(tǒng)，其穩(wěn)定的充要條件是極點(diǎn)在以虛軸為界的左半復(fù)平面內(nèi)。而對(duì)于一個(gè)定常線性離散系統(tǒng)，其穩(wěn)定的充要條件是極點(diǎn)在復(fù)平面上以原點(diǎn)為中心的單位圓內(nèi)。另外，一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)除了應(yīng)具有良好的穩(wěn)態(tài)特性外，還需具有良好的瞬態(tài)特性，以保證系統(tǒng)的品質(zhì)要求，如時(shí)域形式的調(diào)整時(shí)間、超調(diào)量等，及頻域形式的增益裕度和相位裕度等。而系統(tǒng)的瞬態(tài)性能一般由其極點(diǎn)的具體位置所確定。因此，閉環(huán)系統(tǒng)極點(diǎn)配置問(wèn)題一直是控制理論中的重要研究課題之一。由于系統(tǒng)不確定性和時(shí)滯的產(chǎn)生，使得系統(tǒng)極點(diǎn)配置很難實(shí)現(xiàn)。因此，人們轉(zhuǎn)而研究如何使系統(tǒng)在保持穩(wěn)定的前提下，其閉環(huán)極點(diǎn)全部落人左半復(fù)平面上某個(gè)指定的區(qū)域R內(nèi)，這就是所謂的區(qū)域穩(wěn)定性（R-穩(wěn)定性）問(wèn)題。

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《區(qū)域穩(wěn)定性約束魯棒控制理論及應(yīng)用》由科學(xué)出版社出版。

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