H∞控制理论在惯性技术应用中的设计方法PDF电子书下载

第1章 绪论 1

第2章 H∞鲁棒控制设计方法 9

2.1 控制系统设计准则 9

2.1.1 设计中的矛盾因素与限制条件 9

2.1.2 对象的不确定性 11

2.1.3 设计准则 13

2.2 基于状态空间理论的H∞控制设计方法 15

2.2.1 增广对象 15

2.2.2 Youla参数化 16

2.2.3 模型匹配问题 17

2.2.4 广义距离问题 20

2.2.5 传递函数矩阵的谱分解 25

2.2.6 矩阵G(s)的Hankel范数 26

2.2.7 最优Hankel范数逼近问题的一类解 29

2.2.8 模型匹配问题的一种解法 32

2.3 H∞控制设计流程示例 33

2.3.1 平台稳定回路H∞性能指标 34

2.3.2 Youla参数化 37

2.3.3 模型匹配 38

2.3.4 广义距离问题 38

2.3.5 传递函数矩阵的内外分解 39

2.3.6 传递函数矩阵的谱分解 41

2.3.7 最优逼近 45

2.3.8 回代求解 47

第3章 惯性测量装置伺服系统模型 54

3.1 动调陀螺仪动力学方程 54

3.1.1 动调陀螺仪运动方程及传递函数 54

3.1.2 动调陀螺仪特征多项式分析 57

3.1.3 输入角（或角速度）作用时传递函数分析 58

3.1.4 外力矩作用时传递函数分析 59

3.1.5 转子初始偏角作用时传递函数分析 61

3.2 四轴平台稳定回路模型 62

3.2.1 四轴平台运动学模型 62

3.2.2 四轴平台动力学模型 71

3.2.3 四轴平台力矩交链的解耦 78

3.2.4 用动调陀螺仪构成的四轴平台稳定回路方块图 85

3.2.5 平台稳定回路简化模型 88

3.3 动调陀螺捷联系统伺服回路模型 91

3.3.1 动调陀螺捷联系统的组成及功能 91

3.3.2 动调陀螺仪伺服回路模型 92

3.3.3 动调陀螺仪组合的输出 95

3.3.4 石英加速度计伺服回路 97

3.3.5 加速度计组合的输出 99

第4章 平台系统稳定回路H∞控制设计 102

4.1 平台稳定回路高增益控制器的设计 102

4.2 稳定裕度宽范围控制器的设计 107

4.3 三轴平台稳定回路MIMO控制器设计 110

4.3.1 平台稳定回路H∞性能指标 112

4.3.2 增广对象 117

4.3.3 零状态控制器设计 123

4.3.4 平台稳定回路MIMO控制器设计 128

4.4 平台稳定回路有饱和特性时的H∞控制设计 133

4.5 平台稳定回路非线性分析及控制思路 136

4.5.1 无条件稳定系统非线性分析 137

4.5.2 条件稳定系统非线性分析及电路切换方法 137

4.6 平台稳定回路数字控制设计 147

4.6.1 采样频率选择及设计方法概述 147

4.6.2 平台稳定回路模拟——离散设计 148

4.6.3 平台稳定回路基于w平面的数字控制器设计 150

4.6.4 平台稳定回路试验结果 157

4.7 平台稳定回路智能复合控制设计 163

4.7.1 平台稳定回路快速最优（Bang-Bang）控制设计 163

4.7.2 平台稳定回路模糊控制设计 170

4.7.3 平台稳定回路智能复合控制设计 178

4.7.4 平台稳定回路智能复合控制试验结果 182

第5章 捷联系统伺服回路H∞控制设计 188

5.1 动调陀螺仪伺服系统单回路H∞控制设计 188

5.1.1 不考虑章动环节时的控制器设计 188

5.1.2 考虑章动环节时的控制器设计 195

5.1.3 提高系统带宽的制约环节 200

5.2 动调陀螺仪伺服回路MIMO控制器设计 202

5.2.1 多变量控制系统的解耦技术 202

5.2.2 多变量系统的H∞设计 203

5.2.3 动调陀螺仪输出系统解耦设计 210

5.3 石英加速度计伺服回路H∞控制设计 212

5.3.1 石英加速度计伺服原理 212

5.3.2 伺服系统性能指标分析 214

5.3.3 包含一阶积分环节的H∞控制设计 216

5.3.4 包含二阶积分环节的H∞控制设计 218

第6章 惯性导航系统初始对准H∞控制设计 220

6.1 捷联系统初始对准运动学方程及流程图 220

6.1.1 捷联系统静基座对准 220

6.1.2 捷联系统晃动基座对准 225

6.2 捷联系统晃动条件初始对准H∞控制设计 232

6.2.1 捷联系统晃动基座水平对准性能分析 233

6.2.2 捷联系统晃动基座水平对准回路H∞控制设计 236

6.2.3 捷联系统晃动基座方位对准H∞控制设计 239

6.3 捷联系统晃动基座四象限对准方法 244

6.3.1 捷联系统晃动基座方位粗对准方法 244

6.3.2 捷联系统晃动基座方位精对准方法 245

6.3.3 捷联系统晃动基座四象限方位对准稳定性分析 248

6.3.4 捷联系统晃动基座四象限方位对准流程 254

6.4 捷联系统晃动基座全方位对准 254

6.4.1 捷联系统晃动基座全方位对准方法 254

6.4.2 捷联系统晃动基座全方位对准稳定性分析 255

6.5 基于状态观测器的初始对准方法 257

6.5.1 以角度作为输出量的状态观测器 258

6.5.2 广义卡尔曼滤波估计 263

6.5.3 H∞滤波估计 267

6.6 平台系统初始对准 270

6.6.1 平台系统静基座对准运动学方程 270

6.6.2 平台系统静基座多位置对准方程 276

6.6.3 平台系统晃动基座对准方法 280

6.7 平台系统水平对准H∞控制设计 283

6.7.1 平台系统静基座水平对准性能分析 283

6.7.2 平台系统静基座水平对准H∞控制设计 285

6.7.3 平台系统晃动条件下调平回路性能分析 288

6.7.4 平台系统调平回路H∞控制设计 290

第7章 组合导航系统H∞控制设计 294

7.1 捷联系统导航方程及误差方程 294

7.1.1 捷联系统在地理坐标系里表示的导航方程 294

7.1.2 捷联系统在地理坐标系里的导航误差方程 296

7.2 平台系统导航方程及误差方程 299

7.2.1 平台系统在地理坐标系里表示的导航方程 299

7.2.2 平台系统在地理坐标系中的导航误差方程 300

7.3 惯性导航误差修正原理 302

7.3.1 位置修正方法 302

7.3.2 速度修正方法 305

7.3.3 捷联系统水平姿态修正方法 307

7.3.4 平台系统水平姿态修正方法 318

7.3.5 方位修正方法 321

7.3.6 仪表误差修正 324

7.3.7 捷联系统姿态修正实现方法 331

7.3.8 组合导航修正方法 331

7.4 惯性导航高度通道误差阻尼H∞控制设计 336

7.4.1 高度通道误差发散原理 336

7.4.2 高度通道PID阻尼方案 337

7.4.3 高度通道阻尼H∞控制设计 339

7.5 惯性导航水平通道误差阻尼H∞控制设计 343

7.5.1 水平通道速度阻尼环节 344

7.5.2 水平通道参数鲁棒稳定性分析 345

参考文献 349