現(xiàn)代控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真

內(nèi)容概要

　　《現(xiàn)代控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)與仿真的實(shí)現(xiàn)。上篇講述了基于PIMCSD工具箱的無限長時(shí)間定?？刂破鳎ㄕ{(diào)節(jié)器）／濾波器的設(shè)計(jì)與仿真，包括基于MATLAB最優(yōu)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)教材的大部分內(nèi)容；下篇講述了有限長時(shí)間LOG與H∞最優(yōu)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真在PIMCSD工具箱中的功能和實(shí)現(xiàn)，包括有限長時(shí)間LQG控制系統(tǒng)的時(shí)變軟／硬終端控制、跟蹤、濾波、平滑與估計(jì)，以及有限長時(shí)間H∞控制系統(tǒng)的臨界范數(shù)、時(shí)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(shí)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(duì)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(jì)與仿真：使用PIMCSD工具箱》可作為大專院校力學(xué)、自動(dòng)控制專業(yè)的高年級(jí)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(jì)與仿真 第1章 定?？刂葡到y(tǒng)分析 1.1 線性系統(tǒng)的時(shí)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(shí)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(shí)變控制器設(shè)計(jì)與仿真 第4章 時(shí)變控制系統(tǒng)分析 4.1 線性時(shí)變系統(tǒng)仿真 4.2 矩陣微分方程（組） 4.2.1 對(duì)稱/非對(duì)稱微分Riccati方程（組） 4.2.2 對(duì)稱/非對(duì)稱微分Lyapunov方程 第5章 時(shí)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(shí)變LQ跟蹤—控制 第6章 時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)變LQG跟蹤—控制 第9章 時(shí)變風(fēng)控制器 9.1 有限長時(shí)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(shí)變LQ控制器 第1～3章講述的是定?？刂破髟O(shè)計(jì)，也是MATLAB工具箱對(duì)現(xiàn)代控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供的主要功能，定?？刂破魇敲嫦驘o限長時(shí)間的。然而，實(shí)際的控制系統(tǒng)存在大量的有限長時(shí)間控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(duì)飛行的隊(duì)形重構(gòu)等，有限長時(shí)間的控制問題導(dǎo)向時(shí)變控制器的設(shè)計(jì)。時(shí)變控制器在控制時(shí)間、精度方面卻具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，特別是對(duì)于航空航天領(lǐng)域的快速機(jī)動(dòng)控制問題具有傳統(tǒng)定常控制器難以企及的優(yōu)越性。這一優(yōu)點(diǎn)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(duì)LQG和H∞最優(yōu)控制系統(tǒng)的有限長時(shí)間時(shí)變控制器的設(shè)計(jì)與仿真進(jìn)行論述。本章則主要講述有限長時(shí)間時(shí)變LQ控制器設(shè)計(jì)與仿真在PIMCSD工具箱中的實(shí)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(shí)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(shí)變控制器可以在相同大小控制輸入峰值的情況下，僅花費(fèi)定常控制器一半的時(shí)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(shí)變控制器設(shè)計(jì)對(duì)于有限長時(shí)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(jì)與仿真。

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