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控制繫統設計方法與實例孟範偉李文超龐愛平等
該商品所屬分類：研究生 -> 工學
【市場價】	750-1088元
【優惠價】	469-680元
【作者】	孟範偉
【所屬類別】	圖書教材研究生/本科/專科教材工學
【出版社】	機械工業出版社
【ISBN】	9787111733669
【折扣說明】	一次購物滿999元台幣免運費+贈品一次購物滿2000元台幣95折+免運費+贈品一次購物滿3000元台幣92折+免運費+贈品一次購物滿4000元台幣88折+免運費+贈品
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內容介紹

開本：16開

紙張：膠版紙

包裝：平裝-膠訂

是否套裝：否

國際標準書號ISBN：9787111733669

叢書名：新自動化——從信息化到智能化

作者：孟範偉

出版社：機械工業出版社

出版時間：2023年12月

編輯推薦

面對諸多高校研究生招生超過本科招生，研究生對教材的需求量與日俱增。本教材適合高年級本科及碩士研究生選用，不是傳統的自動控制理論、線性控制，智能控制這些內容，而是針對研究生所要研究的特殊的控制問題而編寫的，具有新穎性和實際應用價值。

內容簡介

本書圍繞特殊類型控制繫統的設計問題闡述了6種設計方法。全書共分為7章。第1章介紹控制繫統及技術的發展、主要分析方法和性能指標；第2章介紹不穩定對像的控制設計方法；第3章介紹撓性繫統的控制設計方法；第4章介紹三明治繫統的復合控制器設計方法；第5章介紹基於奇異值攝動的雙連杆機械臂軌跡跟蹤控制；第6章介紹超空泡航行體的控制設計方法；第7章介紹非線性多項式繫統的SOS法分析和設計。

作者簡介

孟範偉，東北大學秦皇島分校任教，主講自動控制原理、控制繫統設計、最優控制等課程，從事控制繫統設計等相關方向的研究。

前言
第1章緒論1
1.1本書的內容考慮1
1.2控制繫統的發展2
1.2.1古代階段2
1.2.2 1930年以前的時期3
1.2.3 1930～1950年期間5
1.2.4 1950～1980年期間8
1.2.5 1980年以後的時期9
1.3控制繫統的分析方法11
1.3.1Routh穩定判據11
1.3.2Nyquist穩定判據12
1.3.3Lyapunov穩定性13
1.4控制繫統的性能指標14前言
第1章緒論1
1.1本書的內容考慮1
1.2控制繫統的發展2
1.2.1古代階段2
1.2.2 1930年以前的時期3
1.2.3 1930～1950年期間5
1.2.4 1950～1980年期間8
1.2.5 1980年以後的時期9
1.3控制繫統的分析方法11
1.3.1Routh穩定判據11
1.3.2Nyquist穩定判據12
1.3.3Lyapunov穩定性13
1.4控制繫統的性能指標14
1.4.1穩定裕度14
1.4.2靈敏度函數14
1.5數學準備16
1.6本章小結16
第2章不穩定對像的控制設計17
2.1不穩定對像的特點17
2.2不穩定對像的控制問題18
2.3不穩定對像的PID控制19
2.4不穩定對像的H∞狀態反饋設計23
2.4.1磁懸浮繫統狀態空間方程23
2.4.2H∞狀態反饋設計26
2.5H∞輸出反饋設計33
2.5.1常規S/T混合靈敏度設計的加權函數33
2.5.2不穩定對像的加權函數35
2.5.3不穩定對像的S/T混合靈敏度設計36
2.6不穩定對像的非線性H∞狀態反饋設計39
2.6.1仿射非線性繫統39
2.6.2非線性H∞控制40
2.6.3求解HJI不等式44
2.6.4非線性設計仿真47
2.7本章小結51
第3章弱阻尼撓性繫統的控制設計52
3.1撓性繫統的數學模型52
3.2撓性繫統的控制問題54
3.3H∞回路成形法57
3.3.1互質因子分解57
3.3.2互質因子不確定性59
3.3.3H∞標準問題59
3.3.4小增益定理60
3.3.5參數化61
3.36H∞回路成形設計的基本思路61
3.4撓性繫統的H∞回路成形設計62
3.4.1H∞回路成形法的魯棒性62
3.4.2互質因式攝動分析67
3.4.3不穩定控制器的分析和避免71
3.5混合靈敏度設計73
3.6H∞回路成形中的μ綜合法75
3.6.1結構奇異值和μ綜合76
3.6.2H∞回路成形與μ綜合結合78
3.6.3電動汽車動力總成繫統的H∞回路成形中的μ綜合法80
3.7撓性繫統基於相位控制的H∞魯棒設計85
3.7.1相位控制85
3.7.2H∞加權優化設計方法86
3.7.3仿真分析88
3.8本章小結90
第4章三明治繫統的控制設計91
4.1典型三明治繫統模型91
4.2基於擾動觀測器的PID-P復合控制93
4.2.1復合控制策略94
4.2.2擾動觀測器設計94
4.2.3確定控制器參數的繫數表法95
4.2.4控制器設計96
4.2.5仿真驗證99
4.3結構化H∞控制100
4.3.1EPS繫統100
4.3.2EPS繫統的結構化H∞控制設計102
4.3.3飛機縱向運動的結構化H∞控制設計105
4.4本章小結109
第5章雙連杆柔性關節機械臂的軌跡跟蹤控制110
5.1雙連杆柔性關節機械臂的動力學模型110
5.2角位移高階導數不可測的雙連杆機械臂滑模控制111
5.2.1動力學模型轉換112
5.2.2擴張狀態觀測器113
5.2.3滑模控制器設計115
5.2.4仿真分析117
5.3存在未知外界擾動的機械臂奇異攝動魯棒控制120
5.3.1奇異攝動的基本原理120
5.3.2柔性關節機械臂降階模型121
5.3.3控制器設計122
5.3.4仿真分析126
5.4關節剛度不足的機械臂改進奇異攝動終端滑模控制128
5.4.1動力學模型的等效柔性補償129
5.4.2降階慢子繫統設計130
5.4.3RBF神經網絡130
5.4.4終端滑模理論131
5.4.5降階慢子繫統控制器設計133
5.4.6仿真分析135
5.5本章小結137
第6章超空泡航行體的控制138
6.1超空泡航行體的數學模型與分析138
6.1.1超空泡航行體的體坐標繫和模型基本參數139
6.1.2超空泡航行體縱向平面流體動力分析140
6.1.3超空泡航行體控制模型142
6.1.4超空泡航行體運動分析與仿真144
6.2超空泡航行體的狀態反饋控制設計145
6.2.1反饋控制設計145
6.2.2反饋控制的穩定性分析151
6.2.3超空泡航行體的實際運行性能分析151
6.3超空泡航行體的H∞控制156
6.3.1H∞狀態反饋設計157
6.3.2超空泡航行體H∞狀態反饋下的性能164
6.3.3對比分析164
6.4超空泡航行體的時滯特性分析170
6.4.1超空泡的時滯效應及考慮時滯的滑行力171
6.4.2常規狀態反饋下的性能對比173
6.4.3H∞控制下的性能對比174
6.5超空泡航行體的觀測器設計和補償176
6.5.1超空泡航行體的常值擾動分析176
6.5.2超空泡航行體的擾動觀測器設計177
6.5.3補償與繫統設計的關繫181
6.6本章小結184
第7章非線性繫統的SOS法分析和設計186
7.1SOS相關概念186
7.1.1SOS多項式186
7.1.2SOS多項式分解187
7.1.3SOS約束188
7.2非線性繫統的SOS法分析189
7.2.1SOS穩定域分析189
7.2.2SOS的決策變量191
7.2.3算例及分析192
7.3非線性繫統的SOS法設計197
7.3.1雙線性矩陣不等式197
7.3.2狀態依賴LMIs與SOS法分解198
7.3.3SOS法設計200
7.3.4衛星大角度姿態機動的SOS法設計202
7.3.5設計中的兩個問題207
7.4本章小結209
參考文獻210

前言

目前市場上已經出版了很多關於自動控制理論的書籍。本書不再更多地介紹控制理論，而是結合各種實際設計問題，來闡述一些控制設計方法的應用。作者在長期的教學和科研工作中發現，多數學生或研究人員，學完理論進行設計時，遇到具體問題往往不知如何入手。同時，關於控制繫統設計的一些書籍中先進的設計方法在處理常規繫統的設計方面都有很好的例子，但是在處理一些特殊類型繫統的設計方面尚少有討論或隻有一些原理性的討論。例如對不穩定對像、弱阻尼撓性繫統、三明治繫統、柔性關節機械臂、超空泡航行體以及非線性多項式繫統設計等。這裡指的是如何明確這些特殊類型繫統的設計要求、設計限制和特點，以及PID和H∞等先進綜合方法在滿足這些特殊設計要求時理論上要進行的一些工作。本書的主要內容就是要將這些先進的設計方法推廣到一些常見的特殊繫統上，為這些繫統提供一些實用的設計方法，同時又充實和發展一些新興的設計理論。
本書共分為7章。第1章介紹控制繫統及技術的發展、主要分析方法和性能指標；第2章介紹不穩定對像的控制設計方法；第3章介紹撓性繫統的控制設計方法；第4章介紹三明治繫統的復合控制器設計方法；第5章介紹基於奇異值攝動的雙連杆機械臂軌跡跟蹤控制；第6章介紹超空泡航行體的控制設計方法；第7章介紹非線性多項式繫統的SOS法分析和設計。本書的基礎主要是作者孟範偉博士期間的研究成果。然後根據全體作者們多年的教學和科研實踐，又擴充了近年來控制繫統設計方面的一些實例。本書由孟範偉、李文超、龐愛平、沙曉鵬共同編寫，全書由孟範偉統稿。目前市場上已經出版了很多關於自動控制理論的書籍。本書不再更多地介紹控制理論，而是結合各種實際設計問題，來闡述一些控制設計方法的應用。作者在長期的教學和科研工作中發現，多數學生或研究人員，學完理論進行設計時，遇到具體問題往往不知如何入手。同時，關於控制繫統設計的一些書籍中先進的設計方法在處理常規繫統的設計方面都有很好的例子，但是在處理一些特殊類型繫統的設計方面尚少有討論或隻有一些原理性的討論。例如對不穩定對像、弱阻尼撓性繫統、三明治繫統、柔性關節機械臂、超空泡航行體以及非線性多項式繫統設計等。這裡指的是如何明確這些特殊類型繫統的設計要求、設計限制和特點，以及PID和H∞等先進綜合方法在滿足這些特殊設計要求時理論上要進行的一些工作。本書的主要內容就是要將這些先進的設計方法推廣到一些常見的特殊繫統上，為這些繫統提供一些實用的設計方法，同時又充實和發展一些新興的設計理論。
本書共分為7章。第1章介紹控制繫統及技術的發展、主要分析方法和性能指標；第2章介紹不穩定對像的控制設計方法；第3章介紹撓性繫統的控制設計方法；第4章介紹三明治繫統的復合控制器設計方法；第5章介紹基於奇異值攝動的雙連杆機械臂軌跡跟蹤控制；第6章介紹超空泡航行體的控制設計方法；第7章介紹非線性多項式繫統的SOS法分析和設計。本書的基礎主要是作者孟範偉博士期間的研究成果。然後根據全體作者們多年的教學和科研實踐，又擴充了近年來控制繫統設計方面的一些實例。本書由孟範偉、李文超、龐愛平、沙曉鵬共同編寫，全書由孟範偉統稿。
本書介紹了大量的應用實例和較多的設計方法，因此本書對從事控制理論研究的人員具有一定的參考價值。閱讀本書隻需具備自動控制原理、現代控制理論以及一些基本的數學知識。本書也可作為自動控制專業高年級本科生和研究生的教材，適用於32學時。
本書得到了東北大學秦皇島分校一流課程建設的專項資金支持。東北大學秦皇島分校段洪君教授對書稿進行了仔細的評閱並提出了許多寶貴的意見。本書在完稿過程中得到了哈爾濱工業大學博士生成知寧的大力支持，他承擔了大量的圖稿制作工作。在此一並致謝。

作者於東北大學秦皇島分校

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