线性系统可靠控制分析与设计PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 控制发展过程 1

1.2 信息科学的一些术语 2

1.3 容错控制与可靠控制 5

参考文献 9

第2章 线性系统状态空间概述 13

2.1 状态空间表达式的一般描述 13

2.1.1 基本概念 13

2.1.2 状态空间表达式一般形式 14

2.2 状态空间表达式建立 16

2.2.1 状态空间描述举例 16

2.2.2 状态空间表达式系统方框图 18

2.2.3 系统状态变量图 18

2.3 传递函数与传递函数矩阵 19

2.3.1 单输入单输出模型 19

2.3.2 多输入多输出模型 21

2.3.3 由传递函数建立状态空间表达式 22

2.3.4 反馈控制 25

2.4 能控性与能观性 26

2.4.1 能控性 27

2.4.2 能观性 28

2.5 线性系统的建模和控制设计举例 29

2.5.1 问题描述 29

2.5.2 参数和变量定义 30

2.5.3 数学模型的建立 31

2.5.4 状态方程的建立 31

2.5.5 系统的特性分析 32

2.5.6 状态反馈 34

参考文献 35

第3章 故障描述与矩阵不等式 37

3.1 增益故障描述几种形式 37

3.1.1 离散故障模型 38

3.1.2 连续增益故障模型 40

3.2 连续故障模型处理方法 43

3.2.1 替换法 43

3.2.2 凸组合法 44

3.3 线性矩阵不等式 45

3.3.1 线性矩阵不等式的表达式 45

3.3.2 一些标准线性矩阵不等式问题 50

3.3.3 关于矩阵不等式的一些结论 53

3.3.4 常用不等式 60

3.3.5 矩阵变换一些结论 60

参考文献 62

第4章 稳定性 63

4.1 Lyapunoy意义下的稳定性基本概念 63

4.1.1 动态系统稳定性概念 63

4.1.2 线性系统Lyapunov稳定性 66

4.2 镇定控制器的设计 67

4.2.1 状态反馈控制器设计 67

4.2.2 动态输出反馈控制器的设计 68

4.3 可靠镇定控制器设计 71

4.3.1 考虑执行器故障的状态反馈可靠控制器的设计 71

4.3.2 考虑传感器故障动态输出反馈可靠控制器设计 74

4.3.3 考虑执行器故障动态输出反馈可靠控制器设计 78

4.3.4 考虑任意故障动态输出反馈可靠控制器设计 81

4.4 考虑执行器故障的可靠跟踪控制 85

4.4.1 跟踪控制 85

4.4.2 跟踪控制器设计 86

4.4.3 可靠控制器的设计 87

参考文献 90

第5章 区域极点可靠配置 92

5.1 系统的区域稳定 92

5.1.1 线性矩阵不等式区域 93

5.1.2 区域稳定的定义 95

5.2 区域稳定控制器设计 96

5.2.1 连续系统圆形区域稳定动态输出反馈控制器设计 96

5.2.2 离散系统区域稳定状态反馈控制器设计 99

5.3 区域稳定可靠控制器设计 100

5.3.1 抵御传感器故障动态输出反馈区域稳定可靠控制器设计 100

5.3.2 离散系统区域稳定状态反馈可靠控制器设计 103

5.4 具有方差约束的极点配置可靠控制 105

5.4.1 具有方差约束区域极点配置鲁棒控制 105

5.4.2 具有方差约束区域极点配置鲁棒可靠控制 106

参考文献 109

第6章 鲁棒H∞可靠控制 111

6.1 H∞控制的概念 112

6.1.1 范数概念 112

6.1.2 H∞控制概念 112

6.1.3 H∞控制的一些常用结论 113

6.2 H∞控制器的设计 114

6.2.1 鲁棒状态反馈H∞控制器设计 114

6.2.2 离散系统状态反馈具有极点约束的H∞控制器设计 115

6.2.3 动态输出H∞控制器设计 117

6.3 H∞可靠控制器设计 119

6.3.1 鲁棒状态反馈H∞单故障可靠控制器设计 119

6.3.2 离散系统具有极点约束的状态反馈H∞可靠控制器设计 123

6.3.3 抵御传感器故障动态输出H∞可靠控制器设计 125

6.3.4 抵御执行器故障动态输出H∞可靠控制器设计 129

6.4 抵御任意故障的H∞可靠控制 131

6.5 考虑传感器故障的可靠H∞滤波器设计 134

6.5.1 系统描述 135

6.5.2 滤波器的设计 136

参考文献 142

第7章 保性能可靠控制 145

7.1 保性能系统分析 145

7.1.1 连续系统保性能分析 145

7.1.2 离散系统保性能分析 146

7.2 保性能控制器设计 147

7.2.1 不确定离散系统状态反馈控制器设计 147

7.2.2 不确定连续系统状态反馈控制器设计 148

7.2.3 连续系统动态输出反馈控制器设计 149

7.3 保性能可靠控制器设计 153

7.3.1 不确定离散系统可靠状态反馈控制器设计 153

7.3.2 不确定连续系统状态反馈可靠控制 161

7.3.3 动态输出反馈可靠控制器设计 166

参考文献 172

第8章 广义系统的可靠控制 174

8.1 广义系统的一般概念 175

8.1.1 广义系统的状态空间描述 175

8.1.2 受限等价变换 175

8.1.3 广义系统的运动分析 178

8.1.4 广义系统的脉冲模 179

8.2 广义系统极点配置 182

8.2.1 广义系统区域极点配置 182

8.3 广义系统H∞控制 187

8.3.1 问题描述 187

8.3.2 状态反馈H∞次优控制 187

8.3.3 基于Riccati方法的H∞控制 190

8.3.4 基于LMI方法的H∞控制 192

8.3.5 动态输出反馈控制器设计的LMI方法 194

8.4 广义系统可靠控制 199

8.4.1 考虑传感器故障 199

8.4.2 考虑执行器故障 202

8.4.3 考虑任意故障 203

参考文献 205

第9章 硬件冗余度的分析 208

9.1 基于圆盘极点配置的执行器冗余度 208

9.1.1 问题描述 209

9.1.2 硬件冗余度的算法 209

9.2 基于保性能控制执行器冗余度的分析 212

9.2.1 系统描述 212

9.2.2 系统的闭环极点冗余度分析 213

9.2.3 关于D-稳定及保性能控制的几个概念 213

9.2.4 动态输出反馈D-保性能控制器的存在条件 214

9.2.5 硬件冗余度 214

9.3 基于极点配置的动态输出反馈的部件冗余度分析 219

9.3.1 问题描述 219

9.3.2 冗余度算法 220

参考文献 224