采样控制系统的分析及H∞控制设计PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1采样控制系统 1

1.1.1经典的离散控制器设计方法 1

1.1.2现代采样控制系统结构 1

1.2H∞控制理论 3

1.3采样控制系统的提升技术 6

1.3.1连续时间域提升技术 6

1.3.2离散时间域提升技术 6

1.3.3频域提升技术 8

1.4本章小结 9

第2章 采样控制系统的数学描述 10

2.1信号的采样与保持 10

2.1.1采样过程及采样定理 10

2.1.2信号重构 13

2.2Z变换与Z反变换 14

2.2.1脉冲响应和卷积和 14

2.2.2Z变换 15

2.2.3Z反变换 17

2.3Z差分方程与离散传递函数 17

2.3.1线性差分方程 17

2.3.2离散传递函数 18

2.4采样控制系统的离散模型 19

2.4.1连续对象的Z传递函数 19

2.4.2具有连续时滞的对象的改进Z变换 21

2.4.3离散化状态空间描述 22

2.5本章小结 24

第3章 经典单回路采样控制系统的控制器设计 25

3.1数字控制器的连续化设计 25

3.1.1设计原理和步骤 25

3.1.2连续控制器的离散化方法 26

3.2数字PID控制算法 29

3.2.1位置式PID算法 30

3.2.2增量式PID算法 30

3.2.3数字PID算法的改进 31

3.3数字PID控制器的参数整定 33

3.4本章小结 35

第4章 采样控制系统的连续时间域提升技术 36

4.1Hilbert空间 36

4.1.1范数 36

4.1.2内积 36

4.2线性算子理论 37

4.2.1算子和伴随算子 37

4.2.2酉算子及其性质 37

4.2.3值域空间和零空间 37

4.2.4算子的性质 37

4.3提升技术基础 38

4.3.1信号的提升 38

4.3.2系统及广义对象的提升 39

4.4采样控制系统的提升 41

4.5提升系统的等价离散化 43

4.6提升变换的算法和程序 45

4.6.1计算公式 45

4.6.2MATLAB程序 46

4.6.3D12≠0时的算法 48

4.7鲁棒稳定性问题的简化提升算法 50

4.8算例 54

4.9本章小结 57

第5章 采样控制系统的频域提升技术 58

5.1基础知识 58

5.2频域提升技术 59

5.2.1频域提升的概念及信号的提升 59

5.2.2系统及广义对象的提升 60

5.3灵敏度算子及补灵敏度算子 61

5.3.1扰动抑制问题与灵敏度算子 61

5.3.2鲁棒稳定性问题与补灵敏度算子 62

5.4混合灵敏度算子的L2诱导范数 62

5.5混合灵敏度算子的数值计算 66

5.6采样控制系统的频率响应增益及H∞范数 67

5.6.1FR算子、频率响应增益及H∞范数 67

5.6.2频率响应增益及H∞范数的计算 69

5.6.3G11ω≠0时的扩展计算公式 71

5.7本章小结 71

第6章 采样控制系统的离散提升技术 72

6.1离散提升技术的引出 72

6.1.1离散信号的提升 73

6.1.2离散系统的提升 75

6.2采样控制系统的离散提升技术 76

6.2.1采样控制系统的快速离散化 76

6.2.2系统提升及慢速离散化等价 77

6.3算例 82

6.4本章小结 85

第7章 采样控制系统的提升法H∞设计 86

7.1采样控制系统的标准H∞结构描述 86

7.2H∞灵敏度问题的提升法H∞设计 87

7.2.1H∞灵敏度问题 87

7.2.2采样控制系统的H∞灵敏度问题及提升法设计 87

7.3鲁棒稳定性问题的提升法H∞分析 90

7.3.1鲁棒稳定性问题 90

7.3.2采样控制系统的鲁棒稳定性问题及提升法分析 91

7.4扰动抑制问题的提升法H∞设计 95

7.4.1扰动抑制问题 95

7.4.2采样控制系统的扰动抑制问题及提升法设计 96

7.5提升法的应用条件 98

7.5.1满足提升应用条件的H∞设计 101

7.5.2关于范数等价性的补充说明 104

7.6本章小结 106

第8章 采样控制系统的频率响应 107

8.1采样控制系统的频率响应：已有的工作 107

8.2频率响应的直接计算 109

8.2.1采样控制系统的频率响应计算公式 109

8.2.2算例 111

8.3应用：计算机控制系统的非线性分析 113

8.4本章小结 118

第9章 采样控制系统的鲁棒稳定性分析 120

9.1对象的不确定性 120

9.1.1不确定性的描述 120

9.1.2不确定性和鲁棒性 123

9.1.3范数有界不确定性 123

9.2小增益定理 124

9.3鲁棒稳定性分析的新方法 125

9.3.1鲁棒稳定性的离散化分析 125

9.3.2算例 128

9.4本章小结 129

第10章 基于离散不确定等价法的采样控制系统的H设计 130

10.1标准H∞问题 130

10.1.1混合灵敏度问题 131

10.1.2扰动抑制及鲁棒扰动抑制问题 133

10.2采样控制系统的H∞混合灵敏度设计 135

10.3采样控制系统的H∞扰动抑制设计 140

10.4扰动抑制的鲁棒H∞设计 142

10.5本章小结 146

第11章 典型应用：力觉接口系统 147

11.1力觉交互及力觉接口系统 147

11.1.1力觉交互系统介绍 147

11.1.2力觉交互系统的国内外研究现状 148

11.1.3耗散性与无源性 150

11.2力觉接口系统的无源性分析 151

11.2.1基于频域提升法的无源性条件及其问题分析 151

11.2.2基于采样控制系统频率响应的无源性条件 161

11.3不同采样信号下力觉接口的无源性条件 164

11.3.1位置信号采样时力觉接口的无源性条件 164

11.3.2速度信号采样时力觉接口的无源性条件 170

11.4遥操作系统力觉接口的无源性设计 174

11.4.1力觉接口的无源性要求 174

11.4.2综合考虑性能的无源性设计 176

11.5本章小结 181

第12章 典型应用：时滞不确定性采样控制系统 182

12.1时滞不确定采样控制系统描述 182

12.1.1时滞不确定采样控制系统描述 182

12.1.2时滞不确定采样控制系统的等价H结构 183

12.2时滞不确定采样控制系统的鲁棒稳定性分析 185

12.2.1提升法 185

12.2.2离散不确定等价法 186

12.2.3算例 186

12.3基于频率响应的时滞不确定采样控制系统的鲁棒稳定性 191

12.3.1频率法分析 191

12.3.2算例 193

12.4本章小结 198

参考文献 199

名词索引 205