计算机反馈系统的鲁棒性设计PDF电子书下载

目 录 1

前言 1

第一章数字控制系统的分析基础 1

1-1 引言 1

1-2一个反馈控制系统实例 1

1-3数列的表示及其拉普拉斯变换 4

1-4 z变换 5

1-4-1z变换的定义 5

1-4-2z变换的几个主要定理 7

1-4-3 z变换的逆变换 8

1-5计算机控制系统中各部件的…变换表示 10

1-5-1连续信号的采样 10

1-5-2计算机与差分方程 11

1-5-3计算机与系统中其他连续部件的连接 13

1-6 闭环计算机控制系统的z变换分析 16

1-6-1 闭环控制系统的传递函数 16

1-6-2存在扰动的系统 18

1-7-1 连续时间系统的状态方程离散化 19

1-7离散时间系统的状态空间表达 19

1-7-2 矩阵F,G的法捷耶夫（фaдeeB）算法 21

1-7-3离散状态方程的解 27

1-8计及计算机采样及计算时间的数字控制系统模型 29

第二章模型的简化 34

2-1 引言 34

2-2劳斯－帕得简化法 35

2-3米海依洛夫－帕得简化法 40

2-4连分式展开的简化法 43

2-5 多变量系统的简化法 46

2-6多变量系统的一阶简化法 51

2-7最小方程误差的简化法 54

2-8 系统的平衡表达和模型简化 57

2-8-1 平衡表达和模型简化 57

2-8-2系统的平衡表达方法 59

2-8-3模型简化例 60

2-9奇异摄动模型 62

3-1 引言 71

第三章控制系统在模型误差扰动下的鲁棒性 71

3-2单输入单输出计算机控制系统的鲁棒性 72

3-2-1 单输入单输出计算机控制系统的稳定鲁棒性 72

3-2-2单输入单输出计算机控制系统的品质鲁棒性 77

3-3 多输入多输出反馈系统在模型误差扰动下的鲁棒性 81

3-3-1 多输入多输出连续系统的稳定鲁棒性 81

3-3-2连续系统稳定鲁棒性理论的应用实例 89

3-3-3多输入多输出计算机控制系统的稳定鲁棒性 93

3-3-4离散时间系统不确定性的映射和稳定鲁棒性的检验 99

3-4多变量系统的品质鲁棒性 100

3-5结构不确定性系统的鲁棒性 104

3-5-1 被控对象的不确定性 104

3-5-2硬对角占优 105

3-5-3 结构不确定系统的尼魁斯特稳定判据 107

3-5-4 结构不确定性系统的逆尼魁斯特稳定判据 109

第四章计算机控制系统的设计方法 111

4-1 控制系统的描述 111

4-2模型不确定性的描述 115

4-3-1 控制系统的设计指标 120

4-3控制系统动态品质指标的确定 120

4-3-2单输入单输出系统的设计指标和二阶闭环传递函数 121

4-3-3 z域的典型二阶系统指标 123

4-3-4三阶系统的z平面特征方程 130

4-3-5良好稳定区 134

4-4采样频率的选择 137

4-5计算机控制系统的基本设计方法 141

4-6校核控制系统动态特性的计算方法 143

4-7采样间隔的响应问题 146

4-8单环系统计算机算法的工程修正 150

4-9计算机算法的实现 153

4-10 A/D,D/A和计算机字长的选择 156

第五章z域的鲁棒控制器设计方法 161

5-1 引言 161

5-2 单输入单输出系统鲁棒性设计中的几个问题 161

5-2-1 采样频率的估计 162

5-2-2降低简化被控对象模型P*（z）的阶次 163

5-2-3品质鲁棒性和稳定鲁棒性的频域判别 164

5-2-4 预期灵敏度函数Sd（ω）的选择 166

5-3基于典型二阶闭环传递函数的设计方法 167

5-4基于工程修正的控制器设计方法 173

5-5最小方差的控制器设计 182

5-5-1 系统的零静差条件 182

5-5-2最小误差平方和的控制器设计 184

5-5-3高频衰减滤波器F（z）的设计 189

5-5-4反振铃滤波器A（s）的设计 190

5-5-5 最小误差平方和控制器系统的设计步骤 190

6-2准连续系统 192

第六章准连续域设计法 192

6-1 引言 192

6-3 连续域设计指标和小畸变的双线性变换 194

6-4准连续域设计时的鲁棒性判别方法 197

6-5准连续域设计方法 198

6-6 设计例 201

第七章频率域的最优设计 204

7-1 引言 204

7-2 控制系统品质与灵敏度函数的关系及受到的限制 206

7-4关于哈迪空间的某些结果 209

7-3加权灵敏度函数 209

7-5稳定控制器族 212

7-6传递函数（矩阵）的分解表达 215

7-7被控对象存在右半面极零点的最优灵敏度设计方法 219

7-8 设计例 226

7-9参数不确定性系统的最优扰动抑制和跟随 230

7-10最小相位系统的降低灵敏度设计方法 233

8-1 引言 239

第八章状态反馈系统的鲁棒性设计 239

8-2被控对象的状态方程 240

8-3状态反馈控制器 246

8-4用状态变量反馈配置极点及其公式 247

8-5 反馈增益指定时的极点配置公式 259

8-6 稳定特征值区域的边界映射到特征方程系数空间 260

8-7 用输出反馈配置极点的设计方法 267

8-7-1 参数空间映射法 269

8-7-2 用根轨迹的输出反馈设计方法 273

8-8输出反馈时的稳定判据 285

8-9状态变量的重构 292

8-9-1 状态变量的可观测性、可重构性，以及矩阵特征值的可观测性 292

8-9-2 n阶观测器 294

8-9-3减阶自适应观测器的设计 298

8-10多模型稳定问题 301

8-11 测量元件失效时的鲁棒性设计 306

8-12线性随机最优调节器的设计 307

8-12-1 最优调节器系统 307

8-12-2 确定性离散时间最优调节器的反馈增益计算 309

8-12-3 最优滤波器和卡尔曼滤波器 313

8-12-4连续系统的最优控制和滤波 318

第九章 多变量系统的鲁棒性设计 321

9-1 引言 321

9-2最优调节器的鲁棒性设计 322

9-2-1连续域的设计 322

9-2-2带状态观测器的最优调节器系统的鲁棒性设计 327

9-2-3带最优滤波器的线性随机最优调节器系统的鲁棒性恢复问题 329

9-3两个自由度系统的鲁棒性设计 331

9-2-4离散化 331

9-3-1 Gl（z）的设计 333

9-3-2反馈控制器F？（z）（或F？（ω））的设计 338

第十章近代控制系统设计实例 342

10-1 近代控制系统的设计 342

10-2飞机的纵向运动 343

10-3 飞机纵向运动控制系统品质指标的确定 347

10-4最优状态变量滤波 354

附录A z变换表 355

附录B计算程序 357

附录C传递函数矩阵的最小实现 364

C-1矩阵的初等运算（以行初等运算为例） 364

C-2把一个矩阵变换为上三角矩阵 365

C-3 P（s）的右互素分部表示 367

C-4严格适宜传递函数矩阵P（s）的最小实现（可控型） 369

附录D z域的根轨迹法 373

附录E线性系统的稳定性判据 374

参考文献 377