分布参数系统H∞控制理论 (平装)

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出版者:大连海事学院出版社
作者:王兴成
出品人:
页数:199 页
译者:
出版时间:1997年07月
价格:18.8
装帧:平装
isbn号码:9787563210190
丛书系列:
图书标签:
  • 控制理论
  • H∞控制
  • 参数系统
  • 分布式系统
  • 系统控制
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  • 现代控制
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具体描述

本书系统地论述了近几年发展起来的分布参数系统H∞控制的基本理论、方法、计算和实现。全书共九章,主要内容包括:H∞控制理论的数学基础,频域设计方法,Pick—Nevanlinna插值算法,H∞鲁棒自适应控制算法,时滞系统H∞控制,有限维H∞控制算法及直接状态空间理论与方法。书中各章相对独立,可作为硕士和博士研究生深入学习和研究的参考。

《分布参数系统H∞控制理论》是一本深入探讨分布参数系统(DPS)H∞控制理论的专著。本书以严谨的学术视角,全面介绍了这一前沿控制领域的核心概念、关键方法和最新进展。 核心内容概述: 本书首先系统性地回顾了控制理论的基础知识,为读者构建扎实的理论基础。这包括了系统建模、稳定性分析、反馈控制等经典概念,并重点阐述了传统集中参数系统(LTI)控制理论的局限性,从而引出研究分布参数系统的必要性。 接着,本书深入剖析了分布参数系统的数学建模。DPS具有无限维的状态空间,其建模通常依赖于偏微分方程(PDE)、泛函微分方程(FDE)或抛物线/椭圆方程等数学工具。本书详细讲解了如何根据物理系统的特性,建立准确的DPS数学模型,并探讨了不同建模方法的优缺点及其适用场景。 在此基础上,本书着重阐述了H∞控制理论在DPS中的应用。H∞控制旨在最小化系统对外部扰动的响应范数,从而保证系统的鲁棒性和性能。本书详细介绍了H∞控制的理论基础,包括加权函数选择、解耦方法、Ricatti方程求解等,并着力探讨了如何在DPS框架下设计H∞控制器。这涉及到如无穷维Ricatti方程的求解、Hankel范数的计算、以及状态空间表示的转化等复杂的技术细节。 本书将DPS的H∞控制理论分解为多种具体问题进行深入研究,包括: 有限时间域H∞控制: 讨论了在有限时间窗口内如何实现DPS的H∞性能,并介绍了相关的频率域和时域设计方法。 无限时间域H∞控制: 详细分析了无限时间域DPS的H∞控制问题,特别是如何利用无穷维的代数Ricatti方程来设计控制器。 鲁棒H∞控制: 针对DPS模型不确定性问题,本书研究了如何设计能够应对参数摄动和模型误差的鲁棒H∞控制器,以确保系统的稳定性和性能。 模型降阶技术: 分布参数系统通常具有高维特性,直接设计控制器计算量巨大。本书介绍了多种有效的模型降阶技术,如平衡截断法、Hankel逼近法等,用于降低DPS的阶次,从而简化控制器设计。 观测器设计: 在实际应用中,系统的状态往往无法直接测量,因此需要设计状态观测器来估计系统状态。本书探讨了DPS的H∞状态观测器设计方法,以实现精确的状态估计并保证闭环系统的鲁棒性。 先进控制策略: 除了传统的H∞控制,本书还可能涉及一些先进的H∞控制策略,例如预测控制、自适应控制、非线性H∞控制等,并探讨了它们在DPS领域的应用前景。 技术细节与方法: 本书在理论推导和方法论上力求严谨和全面。在数学工具方面,大量运用了泛函分析、算子理论、复变函数论、偏微分方程、线性代数等高级数学工具。具体的控制设计方法可能包括: 状态空间方法: 基于无穷维状态空间表示,利用Lyapunov方程或Ricatti方程来设计控制器。 频率域方法: 运用Paley-Wiener定理、Bode引理等频率域工具分析系统的频率响应,并进行控制器设计。 微分游戏理论: 将H∞控制问题转化为一个零和微分博弈问题,通过求解最优策略来设计控制器。 凸优化方法: 利用凸优化技术来求解Ricatti方程或线性矩阵不等式(LMI),以获得最优控制器参数。 数值算法: 针对实际应用,本书也可能介绍用于求解无穷维问题的数值算法和仿真方法。 适用读者与应用领域: 本书适合于从事控制理论研究的科研人员、高等院校的研究生以及在工程领域需要处理分布式系统控制问题的工程师。其内容对于理解和解决以下领域的控制问题具有重要意义: 智能材料与结构控制: 如压电陶瓷驱动的智能梁、形状记忆合金等。 流体动力学与传热学: 如管道流、传热过程的控制。 弹性体动力学: 如桥梁、飞机机翼等结构的振动控制。 机器人与机械臂: 具有分布式刚度和柔性的机械臂的精确控制。 能源系统: 如分布式发电、智能电网的稳定性控制。 航空航天: 航天器姿态控制、飞行器气动弹性控制。 生物医学工程: 如药物输送、生物信号处理等。 总结: 《分布参数系统H∞控制理论》是一部集理论深度、方法广度和应用价值于一体的学术专著。它系统地梳理了DPS H∞控制的理论脉络,介绍了多种先进的控制设计方法,并为解决实际工程问题提供了坚实的理论基础和技术指导。本书将帮助读者深入理解分布式系统的复杂性,并掌握设计鲁棒、高性能控制器的关键技术。

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读后感

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用户评价

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这本书的标题,给我一种沉甸甸的学术感。我一直对H∞控制理论在解决不确定性和鲁棒性问题上的强大能力抱有浓厚的兴趣,而“分布参数系统”这个术语,则将我的注意力引向了那些在空间维度上连续变化的复杂系统,这让我非常好奇这本书将如何融合这两个高度专业化的领域。我一直在思考,如何将H∞控制理论的成熟方法,应用到那些由偏微分方程描述的、具有无限自由度的系统上。这本书是否会深入探讨对这类系统进行建模和分析的技术,比如如何进行状态空间表示,以及如何构建相应的H∞性能指标?更重要的是,我非常期待书中关于控制器设计的部分,是否能够提供一套完整的方法论,用于设计能够有效处理分布参数系统中的不确定性、时滞、以及空间扰动的H∞控制器。如果书中能够涉及一些先进的控制技术,例如模型降阶、基于LMI的控制器设计,或者是在线自适应H∞控制,那将更是让我眼前一亮。对于我这样一个希望在控制理论前沿领域进行深入研究的学者来说,这本书是否能够提供给我一些启发性的思想和实用的工具,这对我至关重要,我希望这本书能够成为我学术探索道路上的重要参考。

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翻开这本书,最直观的感受就是其内容的高度专业性和学术性。扉页上赫然列出的参考文献,都是学术界公认的经典著作和最新研究成果,这立刻就让我意识到,这本书的作者一定是在这个领域深耕多年的专家。我一直对H∞控制在处理具有不确定性和鲁棒性要求的系统方面特别着迷,而“分布参数系统”这个词,又将我的思绪引向那些在空间维度上变化的复杂物理过程,比如温度场的分布、压力波的传播,甚至是电磁场的耦合。我迫切地想知道,这本书是如何将H∞控制理论的强大分析和设计工具,巧妙地应用于这些具有无限维度的复杂系统。例如,书中是否会详细介绍如何将偏微分方程描述的分布参数系统转化为有限维的等价形式,以便于应用H∞控制的设计方法?或者,它是否会提出直接处理无限维系统H∞控制问题的新颖理论框架?我尤其关注书中关于稳定性分析和控制器设计的部分,是否会提供一套完整的算法和计算流程,帮助实际工程师和研究人员解决实际工程问题。对于我这样一个正在进行相关领域博士研究的学生来说,这本书是否能够提供给我一些前沿的研究思路和解决实际问题的关键技术,这对我来说至关重要,我希望这本书能成为我研究道路上的一盏明灯,照亮前行的方向。

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这本书给我的第一印象是,它可能不是一本适合初学者的入门读物。书名中的“分布参数系统”和“H∞控制理论”本身就带有相当的专业门槛。作为一名在控制领域摸爬滚打多年的工程师,我深知H∞控制在确保系统鲁棒性和性能方面的重要性,尤其是在面对模型不确定性、外部干扰等复杂工况时。而“分布参数系统”,则是我在实际工作中经常遇到的挑战,比如那些在管道、杆件、或者连续介质中传播的信号,它们的动态行为往往不能简单地用集中参数模型来描述。因此,我非常期待这本书能为我提供一种系统性的方法,将H∞控制理论的强大能力,拓展到这些在时空上都具有连续变化特性的复杂系统。我希望书中能够详细阐述如何对分布参数系统进行建模,如何将其转化为适合H∞控制分析的数学框架,并且如何设计出能够在这些复杂系统中实现鲁棒性能的控制器。尤其令我感兴趣的是,书中是否会涉及一些先进的控制技术,比如模型降阶、状态估计、以及如何应对分布参数系统中出现的时滞效应等问题。如果这本书能够提供一些实际的案例分析或者仿真结果,那对我来说将是锦上添花,让我能够更好地理解理论在实践中的应用。

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拿到这本书,我脑海中立刻浮现出那些复杂的工程场景。我一直对H∞控制理论在保证系统鲁棒性和性能方面所展现出的强大实力印象深刻,而“分布参数系统”这个概念,更是让我联想到现实世界中那些在空间上连续变化的动态系统,比如长距离的输油管道、大型航空器的气动特性、或者是网络系统中信息传播的动态过程。我迫切地想知道,这本书是否能够提供一套系统性的理论框架,将H∞控制的先进方法,有效地应用于这些具有无限维度特征的系统。我特别关注书中在建模和分析部分,如何将那些基于偏微分方程的复杂系统,转化为能够进行H∞控制设计的数学模型。同时,我也非常期待书中关于控制器设计的部分,是否能够提供切实可行的方法,来设计出能够有效处理分布参数系统的不确定性和扰动的H∞控制器。如果书中能够包含一些实际的工程应用案例,比如在石油化工、航空航天、或者通信网络等领域的应用,那将极大地增强我对这本书的信心。作为一个在工程领域探索的实践者,我希望能从这本书中获得解决实际工程问题的理论指导和技术支持,让我能够更有效地应对那些复杂多变的工程挑战。

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这本书的封面设计倒是挺吸引人的,封面上“分布参数系统H∞控制理论”几个大字,配合着略显抽象的图形,给我一种很强的专业感和探索欲。我一直对控制理论领域很感兴趣,尤其是H∞控制,它在处理不确定性和鲁棒性方面有着独特的优势。而“分布参数系统”这个概念,更是让我联想到那些在空间上连续变化的复杂系统,比如管道网络、航空器、或者甚至生物体内的信号传播。我很好奇,这本书会如何将H∞控制这个强大的工具,应用到这些在时空上都具有无限自由度的复杂系统中。这本书的内容深度和广度是否能满足我这种对理论研究有一定追求的读者?它在介绍H∞控制的基本原理时,是否会深入到数学推导的细节,比如LMI(线性矩阵不等式)方法在其中的应用?在分布参数系统方面,它会着重讨论哪些类型的系统,是偏向于偏微分方程描述的系统,还是其他更广义的模型?我尤其期待看到书中如何处理实际工程中常见的传感器噪声、执行器饱和等非理想因素,以及H∞控制如何为这些问题提供有效的解决方案。这本书的排版和图示是否清晰易懂,能否帮助我更好地理解那些抽象的数学概念?对于我这样一个想要深入理解H∞控制在分布参数系统中的应用的研究者来说,这本书能否成为我手中的一本得力助手,指引我走向更深入的研究领域,这让我充满了期待。

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