多變量反饋控制

內容概要

　　《多變量反饋控制——分析與設計》(第2版)以嚴謹易讀的方式介紹了魯棒多變量控制系統(tǒng)的分析和設計。著重講述實際的反饋控制，而不是一般的系統(tǒng)理論，力求使讀者能夠深刻了解反饋控制的優(yōu)勢和不足。
　　第2版涵蓋了本領域的最新發(fā)展，進行了全面的修訂和更新：
　　使用全新的一章介紹線性矩陣不等式(LMIs)的使用，這是第二版的特色；
　　給出關于RHP極點和RHP零點對系統(tǒng)產(chǎn)生的基本性能限制的研究成果；
　　介紹有關自尋優(yōu)控制和被控變量選擇的最新資料；
　　提供PID控制的簡單IMC調整規(guī)則；
　　涵蓋了一些附加材料，包括不穩(wěn)定對象、反饋放大器、下增益裕量以及把積分作用引入LQG控制的清晰策略；
　　列舉了大量應用實例、習題和具體案例，其中頻繁使用了Matlab和新型魯棒控制工具箱。
　　《多變量反饋控制——分析與設計》(第2版)是本科高年級學生和研究生學習多變量控制課程的優(yōu)秀教材；對于想了解多變量控制及其局限性，以及如何在實際中使用多變量控制的工程師來說，《多變量反饋控制——分析與設計》(第2版)也是一個極寶貴的工具；而有關控制結構設計的分析方法和資料在新興的系統(tǒng)生物學領域必將是非常有用的。

作者簡介

　　西格德·斯科格斯特德（Sigurd Skogestad）1987年于美國加州理工學院獲得博士學位，之后擔任挪威科技大學（NTNU）化工系教授。從1999年起開始擔任該系系主任。Sigurd Skogestad教授發(fā)表了150多篇期刊論文和著作。他目前的研究興趣主要為：將反饋作為工具用來減少不確定性（包括魯棒控制）；改變系統(tǒng)的動態(tài)行為（包括穩(wěn)定性）；一般情況下使系統(tǒng)具有更好的行為（包括自尋優(yōu)控制）?！　∫炼?。波斯爾思韋特（lan Postlethwaite）1978年獲劍橋大學博士學位，現(xiàn)為英國萊斯特（Leicester）大學教授，英國皇家工程院（RAE）院士；lan Postlethwaite教授還是IEEE， IEE以及測量與控制學會的會士，已發(fā)表300多篇期刊論文并合作出版了3本研究生教材。他目前的研究興趣主要為：控制的基本原理及如何使其應用于開發(fā)實際的設計。

書籍目錄

譯者序言
作者前言
第1章 引言
　1.1 控制系統(tǒng)的設計過程
　1.2 控制問題
　1.3 傳遞函數(shù)
　1.4 尺度變換
　1.5 推導線性模型
　1.6 記法
第2章 經(jīng)典反饋控制
　2.1 頻率響應
　2.2 反饋控制
　2.3 閉環(huán)穩(wěn)定性
　2.4 閉環(huán)性能評估
　2.5 控制器設計
　2.6 回路整形
　2.7 穩(wěn)定對象的IMC設計步驟與PID控制
　2.8 閉環(huán)傳遞函數(shù)的整形
　2.9 結論
第3章 多變量控制導論
　3.1 引言
　3.2 MIMO系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
　3.3 多變量頻率響應分析
　3.4 相對增益陣列(RGA)
　3.5 多變量對象控制
　3.6 多變量RHP零點介紹
　3.7 MIMO魯棒性導論
　3.8 一般性控制問題描述
　3.9 附加習題
　3.10 結論
第4章 線性系統(tǒng)理論基礎
　4.1 系統(tǒng)描述
　4.2 狀態(tài)能控性與狀態(tài)能觀性
　4.3 穩(wěn)定性
　4.4 極點
　4.5 零點
　4.6 關于極點和零點的一些重要說明
　4.7 反饋系統(tǒng)的內部穩(wěn)定性
　4.8 鎮(zhèn)定控制器
　4.9 頻域穩(wěn)定性分析
　4.10 系統(tǒng)范數(shù)
　4.11 結論
第5章 對SISO系統(tǒng)性能的限制
　5.1 輸入-輸出能控性
　5.2 對靈敏度的主要限制
　5.3 基本限制：峰值界
　5.4 完美控制與對象反演
　5.5 理想ISE最優(yōu)控制
　5.6 時延帶來的限制
　5.7 由RHP零點帶來的限制
　5.8 相位滯后帶來的限制
　5.9 不穩(wěn)定(RHP)極點帶來的限制
　5.10 擾動和指令帶來的性能需求
　5.11 輸入約束帶來的限制
　5.12 不確定性帶來的限制
　5.13 總結：反饋控制的能控性分析
　5.14 總結：前饋控制的能控性分析
　5.15 能控性分析的應用
　5.16 結論
第6章 對MIMO系統(tǒng)性能的限制
　6.1 引言
　6.2 對靈敏度的基本限制
　6.3 基本限制：峰值界
　6.4 功能能控性
　6.5 時延帶來的限制
　6.6 RHP零點帶來的限制
　6.7 不穩(wěn)定(RHP)極點帶來的限制
　6.8 擾動帶來的性能要求
　6.9 輸入約束帶來的限制
　6.10 不確定性帶來的限制
　6.11 MIMO系統(tǒng)的輸入一輸出能控性
　6.12 結論
第7章 SISO系統(tǒng)的不確定性與魯棒性
　7.1 魯棒性簡介
　7.2 表示不確定性
　7.3 參數(shù)不確定性
　7.4 在頻域表示不確定性
　7.5 SISO系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性
　7.6 SISO系統(tǒng)的魯棒性能
　7.7 附加習題
　7.8 結論
第8章 MIMO系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性與性能分析
　8.1 帶不確定性的一般控制構成
　8.2 表示不確定性
　8.3 獲取P、N和M
　8.4 魯棒穩(wěn)定性與魯棒性能的定義
　8.5 MA結構的魯棒穩(wěn)定性
　8.6 關于復數(shù)非結構化不確定性的魯棒穩(wěn)定性
　8.7 關于結構化不確定性的魯棒穩(wěn)定性：引子
　8.8 關于結構化奇異值
　8.9 關于結構化不確定性的魯棒穩(wěn)定性
　8.10 魯棒性能
　8.11 應用：關于輸入不確定性的魯棒性能
　8.12 μ綜合與DK迭代
　8.13 關于μ的進一步討論
　8.14 結論
第9章 控制器設計
　9.1 MIMO反饋設計中的折衷
　9.2 LQG控制
　9.3 Hz與H∞控制
　9.4 H∞回路整形設計
　9.5 結論
第10章 控制結構設計
　lO.1 引言
　10.2 最優(yōu)運行與控制
　10.3 選擇主被控輸出
　10.4 調節(jié)控制層
　10.5 控制構成組件
　10.6 分散反饋控制
　lO.7 結論
第11章 模型約簡
　11.1 引言
　11.2 截項和殘化
　11.3 均衡實現(xiàn)
　11.4 均衡截項與均衡殘化
　11.5 最優(yōu)Hankel范數(shù)近似
　11.6 不穩(wěn)定模型的約簡
　11.7 利用Matlab約簡模型
　11.8 兩個實際例子
　11.9 結論
第12章 線性矩陣不等式
　12.1 LMI問題介紹
　12.2 LMI問題的類型
　12.3 LMI問題中的技巧
　12.4 案例研究：抗飽和補償器的綜合
　12.5 結論
第13章 案例研究
　13.1 引言
　13.2 直升機控制
　13.3 航空發(fā)動機控制
　13.4 蒸餾過程
　13.5 結論
　附錄A 矩陣論和范數(shù)
　A.1 基本知識
　A.2 特征值和特征向量
　A.3 奇異值分解
　A.4 相對增益陣列
　A.5 范數(shù)
　A.6 傳遞函數(shù)矩陣的全通分解
　A.7 靈敏度函數(shù)分解
　A.8 線性分塊變換
　附錄B 項目工作與測驗樣題
　B.1 項目工作
　B.2 測驗樣題
　參考文獻
　索引

媒體關注與評論

　　“該書在控制器設計方面提出了大量的深刻見解和使用技巧，這使工業(yè)控制工程師受益匪淺。它既可以作為參考書使用，也是一本很好的教材?！薄　　绹稇昧W評論》　　　　“總之，這本書不僅可以作為本科生和研究生在多變量控制技術方面的基礎教材，還可作為控制工程師的寶貴信息來源?！薄　　绹秶H自適應控制與信號處理雜志》

編輯推薦

西格德·斯科格斯特德和伊恩·波斯爾思韋特編著的《多變量反饋控制——分析與設計》(第2版)討論了實際的反饋控制。反饋在控制系統(tǒng)中是用來改變系統(tǒng)的動態(tài)行為(通常是使系統(tǒng)穩(wěn)定且充分快速)，降低系統(tǒng)對信號不確定性(擾動)和模型不確定性的靈敏度。本書涵蓋的重要題目包括：經(jīng)典頻域法；利用奇異值分解的多變量系統(tǒng)方向性分析；輸入-輸出能控性(對于對象固有的控制限制)；模型不確定性與魯棒性；性能要求；控制器設計與模型簡化方法；控制結構選擇與分散控制；線性矩陣不等式LMI。    本書適合作為研究生多變量控制方面的入門教材，也可用于高年級本科課程。

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