魯棒控制系統設計與MATLAB仿真(第2版)

郭偉 劉振臣

魯棒控制系統設計與MATLAB仿真(第2版)

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商品描述

在實際工程控制領域，控制系統易受到外部幹擾和測量噪聲的影響，同時，工程控制設計所依據的數學模型與真實系統之間存在一定偏差，因此控制系統的魯棒性設計至關重要。本書聚焦於工程控制系統的不確定性問題，著重闡述在噪聲幹擾、模型不確定性以及參數變化等覆雜情形下，如何借助MATLAB魯棒控制工具箱（Robust Control Toolbox）開展工程控制設計，以滿足系統設計的性能要求。 本書采用循序漸進的理論闡述方式，結合具體工程實例進行程序分析，以魯棒控制工具箱為支撐，旨在助力讀者快速掌握魯棒控制系統設計的基本原理與實踐方法。其內容涵蓋了H∞控制、回路成形、線性矩陣不等式（LMI）以及μ綜合等設計方法。通過學習本書內容，讀者能夠熟練運用MATLAB魯棒控制工具箱，從容應對實際工程中魯棒控制系統設計面臨的挑戰。 本書不僅可作為控制相關專業學生的參考教材，還可作為期望精通MATLAB魯棒控制工具箱以解決實際工程問題的科研人員的實用工具書。

目錄大綱

第一部分 基本理論與方法
第1章 簡介
1.1 控制系統表示
1.2 系統穩定性
1.3 互質分解與穩定控制器
1.4 信號範數與系統範數
1.4.1 信號範數
1.4.2 系統範數
第2章 不確定性系統的建模
2.1 非結構化不確定性
2.2 參數不確定性
2.3 線性分數變換
2.4 結構化不確定性
第3章 魯棒設計規範
3.1 小增益定理與魯棒穩定
3.2 性能考慮
3.3 結構化奇異值
第4章 H∞設計
4.1 混合靈敏度H∞優化
4.2 二自由度H∞設計
4.3 H∞次優解
4.3.1 標準化系統的解公式
4.3.2 S/KS設計解
4.3.3 D22≠0的情況
4.3.4 規範化變換
4.3.5 H∞次優核心控制器的直接公式
4.4 離散時間情況的公式
第5章 H∞回路成形設計程序
5.1 對標準化互質因子擾動的魯棒穩定
5.2 回路成形設計程序
5.3 離散時間情況的公式
5.3.1 離散時間對象的標準化互質分解
5.3.2 魯棒控制器公式
5.3.3 嚴格適定的情況
5.3.4 三個DARE的解
5.4 具有LSDP的混合優化設計方法
第6章 μ分析與綜合
6.1 魯棒性能的考慮
6.2 μ綜合：D-K疊代法
6.3 μ綜合：μ-K疊代法
第7章 低階控制器
7.1 絕對誤差近似法
7.1.1 平衡截斷法
7.1.2 奇異值擾動近似法
7.1.3 Hankel範數近似法
7.2 通過因式分解進行降階
7.2.1 因式分解平衡截斷（FBT）法
7.2.2 因式分解奇異值微擾近似（FSPA）法
7.3 相對誤差近似法
7.4 頻率加權近似法
7.4.1 頻率加權平衡截斷（FWBT）法
7.4.2 頻率加權奇異值微擾近似（FWSPA）法
7.4.3 頻率加權模數截斷（FWMT）法
第8章 LMI方法
8.1 LMI基礎知識
8.2 使用LMI的控制問題
8.2.1 李雅普諾夫穩定性準則
8.2.2 狀態反饋穩定
8.2.3 L2範數的計算
8.2.4 H∞範數的計算
8.2.5 基於LMI的LQR公式化
8.3 LMI的更多特性
8.3.1 同余變換
8.3.2 非嚴格不等式的舒爾補
8.3.3 投影和芬斯勒引理
8.3.4 二次函數的S過程
8.3.5 對偶引理
第二部分 魯棒控制工具箱簡介
第9章 建立不確定性模型
9.1 LTI模型
9.2 結構化不確定性模型
9.2.1 不確定性實參數
9.2.2 不確定性狀態空間系統
9.2.3 不確定性系統的性質
9.2.4 建立不確定性模型的其他函數
9.2.5 分解不確定性對象
9.3 使用iconnect和sysic構建不確定性模型
9.4 非結構化不確定性模型
9.4.1 具有加性不確定性的模型
9.4.2 具有乘性不確定性的模型
9.4.3 未建模動力學
9.4.4 具有非結構化不確定性的多變量對象
習題
第10章 魯棒穩定性和性能
10.1 魯棒穩定性分析
10.2 魯棒性能分析
10.3 最差情況下的增益
習題
第11章 H∞設計
11.1 H∞回路成形設計
11.2 混合靈敏度設計
11.3 H∞設計的其他版本
11.3.1 H∞模型控制
11.3.2 二自由度H∞控制
習題
第12章 μ綜合
12.1 概述
12.2 D-K疊代μ綜合
12.3 μ綜合的其他版本
12.3.1 模型μ綜合
12.3.2 二自由度控制器的μ綜合
12.4 μ分析與μ綜合實際應用建議
習題
第13章 參數依賴系統的分析與設計
13.1 參數依賴系統的表示
13.1.1 系統矩陣
13.1.2 仿射參數依賴模型
13.1.3 多胞形模型
13.2 參數依賴系統的分析
13.3 參數依賴系統的增益調度設計
習題
第三部分 設計實例
第14章 硬盤驅動器的魯棒控制
14.1 硬盤驅動伺服系統
14.2 不確定性模型的推導
14.3 閉環系統設計規範
14.3.1 標稱性能
14.3.2 魯棒穩定性
14.3.3 魯棒性能
14.4 系統互聯
14.5 連續時間控制器設計
14.5.1 μ綜合設計
14.5.2 H∞設計
14.5.3 H∞回路成形設計
14.6 設計控制器的比較
14.7 控制器降階
14.8 離散時間控制器的設計
14.9 非線性系統仿真
14.10 結論
14.11 註釋和參考
第15章 三重倒立擺控制系統設計
15.1 系統說明
15.2 不確定性建模
15.3 設計規範
15.3.1 魯棒穩定性
15.3.2 標稱性能
15.3.3 魯棒性能
15.4 系統互聯
15.5 H∞設計
15.6 μ綜合
15.7 非線性系統仿真
15.8 結論
15.9 註釋和參考
第16章 精餾塔魯棒控制
16.1 簡介
16.2 精餾塔的動態模型
16.3 不確定性建模
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