多变量鲁棒控制系统PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1 被控对象与性能指标 1

1.1.1 对象的复杂性 1

1.1.2 控制系统设计用的数学模型 2

1.1.3 模型不确定性 3

1.1.4 控制系统鲁棒性 4

1.1.5 性能指标 5

1.2 反馈控制系统设计概述 8

第2章 反馈控制理论简介 14

2.1 控制系统模型 14

2.1.1 时域描述 14

2.1.2 频域描述 16

2.1.3 算子描述 16

2.2 反馈系统稳定性 17

2.3 闭环特性的限制 19

2.4 LQ控制器 22

2.5 控制系统设计问题 23

2.6 模型不确定性的特性描述 28

2.7 鲁棒性分析与设计的主要问题 29

第3章 反馈系统灵敏度 31

3.1 灵敏度的基本概念 31

3.1.1 时域灵敏度函数 33

3.1.2 频域灵敏度函数 36

3.2 线性系统的输出和轨迹灵敏度 36

3.3 反馈系统灵敏度分析 39

3.4 控制系统灵敏度综合 41

3.5 小结 44

第4章 低灵敏度控制系统设计 46

4.1 降低系统轨迹灵敏度设计法 46

4.1.1 增广系统法 46

4.1.2 线性最优调节器 47

4.1.3 Byrme法 48

4.1.4 SCSOR法 50

4.1.5 降低灵敏度次最优控制器设计 53

4.2 二自由度结构法 61

4.2.1 系统设计模型 61

4.2.2 标称等价 62

4.2.3 标称响应等价系统设计 63

4.2.4 标称性能指标等价系统设计 64

4.2.5 二自由度Fleming设计法 65

4.3 降低性能指标灵敏度设计法 68

4.3.1 降低性能指标灵敏度最优输出反馈控制 68

4.3.2 平均性能指标 71

4.3.3 降低性能指标灵敏度控制器设计方法 73

4.4 特征值灵敏度最小系统设计 75

第5章 不确定性系统模型 80

5.1 不确定性系统的建模 81

5.2 原始系统的样本 82

5.3 未知有界的不确定性系统 82

5.3.1 模型结构 83

5.3.2 不确定性边界 83

5.3.3 原始系统模型 85

5.3.4 时间域模型 87

5.3.5 非线性原始系统 90

5.3.6 圆锥扇形区域 91

5.3.7 未知有界不确定性系统建模 92

第6章 定性鲁棒性分析与设计 93

6.1 稳定储备 93

6.2 稳定度 97

6.3 奇异摄动系统的鲁棒性 98

6.4 高增益反馈 102

6.5 鲁棒性的代数描述 107

第7章 同时镇定和特征值区域配置 110

7.1 同时镇定 110

7.1.1 用状态反馈实现同时镇定 112

7.1.2 用动态控制器实现同时镇定 113

7.2 特征值区域配置 114

7.2.1 特征值区域配置概念 114

7.2.2 特征值Г域至Рг域的映射 116

7.2.3 ？空间至？空间的映射 119

7.2.4 ？空间设计法 122

7.3 同时极点区域配置（对参数大范围变化的镇定） 125

7.4 设计实例——飞行器鲁棒控制器设计 133

7.4.1 飞行器数学模型 133

7.4.2 对飞行条件的鲁棒性 134

7.4.3 传感器失效的鲁棒性 135

第8章 有界不确定系统的定量鲁棒性 139

8.1 闭环原始系统描述 139

8.2 频域稳定判据 144

8.2.1 范数有界不确定性 145

8.2.2 元素幅值限制不确定性 147

8.2.3 不稳定摄动 148

8.2.4 非线性摄动 149

8.3 I/O稳定性的时域判据 150

8.4 I/O性能分析 152

8.5 多变量鲁棒控制器设计 156

8.6 状态空间模型的鲁棒性分析 157

第9章 鲁棒多变量PI控制器 160

9.1 鲁棒多变量PI控制器 160

9.1.1 闭合回路稳定的必要条件 161

9.1.2 模型精度 162

9.1.3 低增益反馈系统稳定条件 163

9.1.4 鲁棒PI控制器的构成 165

9.2 PI控制系统鲁棒性 165

9.2.1 PI锅炉控制器 167

9.2.2 化工过程PI控制器设计 169

9.3 多变量PI控制器的调整 173

9.3.1 用静态模型调整 174

9.3.2 确定系统动态模型及分析 174

9.3.3 按动态模型调整 177

第10章 QFT理论 180

10.1 引言 180

10.2 QFT概述 181

10.3 Nichols图及其在QFT中的应用 187

10.4 QFI设计用对象模型及性能指标 188

第11章 MISO LTI对象控制器QFT综合 192

11.1 单自由度系统 192

11.1.1 稳定储备 193

11.1.2 灵敏度降低 194

11.1.3 边界计算 195

11.1.4 控制力问题 197

11.1.5 设计实例 198

11.2 二自由度系统 199

11.3 指标边界计算 200

11.3.1 应用对象模板计算 200

11.3.2 闭环形式算法 202

11.4 设计实例 203

第12章 MIMO LTI对象控制器QFT综合 208

12.1 单自由度反馈系统 208

12.1.1 干扰作用在对象输入处 209

12.1.2 干扰作用在对象输出处 216

12.2 二自由度反馈系统 220

第13章 非线性对象控制器QFI综合 224

13.1 概述 224

13.1.1 线性时不变等价传递函数 224

13.1.2 Schauder定点定理 224

13.1.3 用Golubev传递函数表示系统特性 225

13.2 非线性SISO对象鲁棒控制器设计 226

13.2.1 按跟踪指标综合 226

13.2.2 按对象输出为零综合 231

第14章 基于最优控制的鲁棒控制器设计 236

14.1 线性系统鲁棒控制器设计 236

14.1.1 满足匹配条件的不确定性系统 236

14.1.2 不满足匹配条件的不确定性系统 239

14.1.3 输入矩阵存在不确定性 242

14.2 非线性系统鲁棒控制器设计 245

14.2.1 匹配不确定性系统 245

14.2.2 不满足匹配条件的不确定性系统 249

14.2.3 输入矩阵存在不确定性 254

14.2.4 输入矩阵存在不匹配不确定性 256

14.3 振动系统鲁棒阻尼控制器设计 257

14.3.1 问题描述 257

14.3.2 鲁棒阻尼设计 259

14.3.3 仿真 261

14.4 机械手的鲁棒控制 264

14.4.1 机械手动力学模型 264

14.4.2 鲁棒控制器设计 265

14.4.3 仿真 266

参考文献 271