线性系统理论 下PDF电子书下载

第6章 极点配置与特征结构配置 1

6.1 线性系统的常规控制律 1

6.1.1 线性定常状态反馈控制律 1

6.1.2 定常线性输出反馈控制律 3

6.1.3 线性定常输出动态补偿器 4

6.2 极点配置问题及其解的存在性 6

6.2.1 极点配置问题的描述 6

6.2.2 状态反馈极点配置问题的解的存在性 7

6.2.3 输出反馈极点配置问题的解的存在性 10

6.3 状态反馈极点配置问题的求解方法 12

6.3.1 单输入系统的情形 12

6.3.2 多输入系统的情形 13

6.4 状态反馈特征结构配置 17

6.4.1 问题的描述 18

6.4.2 特征结构配置问题与Sylvester方程 18

6.4.3 问题的求解 19

6.4.4 算例 21

6.5 输出反馈特征结构配置 23

6.5.1 配置闭环右特征向量的求解方法 24

6.5.2 配置闭环左特征向量的求解方法 25

6.5.3 同时配置闭环左、右特征向量的求解方法 27

6.5.4 关于方法的几点讨论 29

6.5.5 算例 30

6.6 动态补偿器特征结构配置 32

6.6.1 问题的描述 32

6.6.2 准备工作 34

6.6.3 问题的求解 34

6.6.4 算法 37

6.6.5 算例 37

6.7 模型匹配问题 39

6.7.1 问题的描述 39

6.7.2 问题的求解 40

6.7.3 算例 42

6.8 小结 43

思考与练习 44

第7章 镇定问题与渐近跟踪问题 48

7.1 镇定问题及其解的存在性 48

7.1.1 镇定问题的描述 48

7.1.2 状态反馈镇定问题的解的存在性 49

7.2 线性系统的状态反馈镇定律设计 52

7.2.1 能控条件下的镇定律设计 52

7.2.2 可稳条件下的镇定控制律设计 53

7.3 渐近跟踪问题——定常参考信号的情形 56

7.3.1 问题的描述 56

7.3.2 控制律设计 57

7.3.3 算例 59

7.4 模型参考输出跟踪问题 60

7.4.1 问题的描述 60

7.4.2 解的存在性 61

7.4.3 问题的求解 63

7.4.4 算例 65

7.5 小结 67

思考与练习 68

第8章 线性二次型最优控制 71

8.1 变分法简介 71

8.1.1 泛函及其变分 71

8.1.2 泛函的极值 72

8.1.3 最优控制问题 75

8.2 有限时间状态调节器问题 76

8.2.1 问题的描述 77

8.2.2 有限时间最优状态调节器 77

8.2.3 关于结果的几点说明 80

8.2.4 算例 81

8.3 无限长时间状态调节器问题 83

8.3.1 问题的描述与调节器形式 83

8.3.2 闭环稳定性 85

8.3.3 算例 86

8.4 输出调节器问题 87

8.4.1 线性时变系统的情形 87

8.4.2 线性定常系统的情形 88

8.4.3 算例 89

8.5 输出跟踪问题 90

8.5.1 线性时变系统的情形 91

8.5.2 线性定常系统的情形 93

8.5.3 算例 93

8.6 小结 95

思考与练习 95

第9章 线性系统中的解耦问题 98

9.1 输入-输出解耦问题 98

9.1.1 输入-输出动态解耦问题 98

9.1.2 输入-输出静态解耦问题 99

9.1.3 静态解耦条件与算法 100

9.1.4 算例 102

9.2 输入-输出动态解耦——可解耦条件 102

9.2.1 传递函数矩阵的两个特征量 103

9.2.2 动态解耦条件 105

9.3 输入-输出动态解耦——算法与算例 109

9.3.1 解耦控制算法 109

9.3.2 算例 111

9.4 干扰解耦 114

9.4.1 问题的描述 114

9.4.2 闭环特征结构 115

9.4.3 静态干扰解耦 116

9.4.4 动态干扰解耦 117

9.4.5 算例 117

9.5 跟踪系统中的干扰解耦 119

9.5.1 问题的提法 119

9.5.2 参考信号和干扰信号的模型 120

9.5.3 渐近跟踪与干扰解耦的实现 121

9.5.4 算例 125

9.6 小结 127

思考与练习 128

第10章 状态观测器设计 130

10.1 全维状态观测器 130

10.1.1 全维状态观测器的结构 131

10.1.2 全维状态观测器的存在条件 132

10.1.3 算法与算例 133

10.2 降维状态观测器 135

10.2.1 设计原理 135

10.2.2 算法与算例 138

10.3 Luenberger函数观测器 140

10.3.1 问题的描述 140

10.3.2 观测器条件 141

10.3.3 设计方法 143

10.3.4 算法与算例 144

10.4 观测器-状态反馈控制系统与分离原理 146

10.4.1 三种观测器之间的联系 146

10.4.2 基于状态观测的反馈控制律 148

10.4.3 闭环系统 148

10.4.4 分离原理 150

10.5 环路传递复现问题 151

10.5.1 问题的描述 151

10.5.2 LTR条件 153

10.5.3 实现方法 153

10.6 全维PI观测器 155

10.6.1 问题的描述 155

10.6.2 全维PI观测器条件 156

10.6.3 闭环系统及分离原理 157

10.6.4 全维PI观测器设计 159

10.6.5 算法及算例 161

10.7 小结 162

思考与练习 164

第11章 离散线性系统理论 166

11.1 离散动态系统的数学描述 166

11.1.1 离散系统的状态空间描述 166

11.1.2 脉冲传递函数矩阵 167

11.2 线性离散系统的运动分析 168

11.2.1 迭代法求解线性离散系统的状态方程 168

11.2.2 线性离散系统的运动规律 169

11.3 线性连续系统的时间离散化 171

11.3.1 实现方法 171

11.3.2 三点基本假设 172

11.3.3 基本结论 173

11.4 离散时间系统的稳定性 176

11.4.1 离散时间系统的Lyapunov稳定性 176

11.4.2 离散时间系统的Lyapunov主稳定性定理 178

11.4.3 线性离散时间系统的稳定性判定 179

11.4.4 Schur-Cohn判据 180

11.5 离散时间系统的能控性和能观性 182

11.5.1 能控性和能达性 182

11.5.2 能控性判据 184

11.5.3 能观性及其判据 186

11.4 规范分解与规范型 187

11.6 连续系统时间离散化后保持能控和能观的条件 188

11.6.1 问题的描述与结论 188

11.6.2 定理11.6.1的证明 189

11.6.3 算例 192

11.7 离散系统的控制问题 192

11.7.1 离散线性系统的状态反馈极点配置 193

11.7.2 离散线性系统的状态反馈镇定 194

11.7.3 离散线性系统的全维状态观测器 195

11.8 极点配置有限时间线性二次调节 196

11.9 无限时间二次调节 204

11.10 小结 208

思考与练习 209

第12章 鲁棒控制 211

12.1 鲁棒性 211

12.1.1 鲁棒性的定义 211

12.1.2 鲁棒性分析问题 212

12.2 鲁棒控制的研究内容 215

12.2.1 控制系统的鲁棒性分析 215

12.2.2 鲁棒控制系统设计 217

12.3 时域稳定鲁棒性分析 219

12.3.1 问题的提出 219

12.3.2 非线性摄动系统的稳定鲁棒性分析 220

12.3.3 线性摄动系统的稳定鲁棒性分析 222

12.3.4 关于结果的进一步讨论 224

12.4 线性系统的输出反馈鲁棒镇定 227

12.4.1 问题的描述 227

12.4.2 预备结果 228

12.4.3 稳定鲁棒性条件 229

12.4.4 求解算法 230

12.4.5 算例 232

12.5 鲁棒极点配置 233

12.5.1 问题的描述 233

12.5.2 闭环特征值灵敏度 234

12.5.4 算例 236

12.6 鲁棒Luenberger观测器设计 241

12.6.1 问题的提出 241

12.6.2 观测器设计的参数化方法 243

12.6.3 鲁棒观测器设计 244

12.6.4 算例 244

12.7 小结 248

思考与练习 250

参考文献 251

索引 263