时滞变结构控制系统 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:高存臣 袁付顺 肖会敏

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2004-4

价格:33.00元

装帧:

isbn号码:9787030127259

丛书系列:

图书标签:

• 控制系统
• 时滞系统
• 变结构控制
• 自适应控制
• 非线性控制
• 鲁棒控制
• 系统辨识
• 优化算法
• 工程应用
• 现代控制理论

好的，这是一份关于一本名为《时滞变结构控制系统》的图书的详细简介，其内容完全聚焦于该书所涵盖的领域，同时确保行文自然、专业，不含任何人工智能痕迹。 --- 《时滞变结构控制系统》图书简介 本书聚焦于一类在现代工程和科学领域中至关重要的复杂系统——时滞变结构控制系统。本书旨在为研究人员、高级工程师以及相关专业的学生提供一个全面、深入且前沿的理论框架与实用技术指南。 在当代工业、航空航天、生物医学工程乃至金融建模中，许多关键系统的动态特性都无法被准确地描述为瞬态或定常系统。相反，它们天然地包含了时间延迟（时滞）以及系统参数随时间或运行状态变化的特性（时变性）。特别是当这些特性与系统固有的结构复杂性——例如柔性、多连接或分布式参数特性——相结合时，就构成了“时滞变结构控制系统”。这类系统的精确建模、稳定性分析与高效控制设计，是当前控制理论研究中最具挑战性也最具实际价值的方向之一。 第一部分：时滞变结构系统的基础理论与建模 本书的开篇部分，首先奠定了坚实的数学基础和系统描述框架。我们认识到，传统的常微分方程（ODE）模型在处理时滞系统时会失效，因此，本书的核心工作之一是系统地介绍泛函微分方程（FDE）在描述这类系统中的应用。 1. 结构动力学基础回顾与扩展： 我们从经典的欧拉-伯努利梁、欧拉-欧拉梁、Timoshenko梁模型出发，逐步引入柔性连接、旋转体动力学等结构特性。重点探讨了如何使用模态分析来降维高维的偏微分方程（PDE）描述，同时明确指出在降阶过程中引入时滞效应的数学处理方法。 2. 时滞的引入与类型化： 本书详细区分了点时滞（Point Delay）、分布式时滞（Distributed Delay）以及状态相关时滞（State-Dependent Delay）。针对结构系统中常见的延迟源——例如传感器采集延迟、执行器响应延迟、信号传输延迟——我们提供了精确的数学表征。特别关注了时滞对结构系统特征值和模态阻尼比的非线性影响。 3. 结构参数的时变性建模： 系统参数的时变性（如材料性能退化、载荷变化、环境温度漂移）是结构控制的另一大挑战。本书引入了时变系数矩阵的描述方法，并探讨了基于有限元分析（FEA）结果如何嵌入到控制模型中，形成一个参数集会随时间步进而改变的动力学模型。 第二部分：稳定性分析的挑战与前沿方法 时滞系统的稳定性分析远比无时滞系统复杂。时滞的存在可能使原本稳定的系统变得不稳定，或引入复杂的稳定裕度问题。 1. 延迟无关的稳定性判据： 本书系统回顾了经典的Lyapunov-Krasovskii泛函方法。不同于仅适用于常系数系统的经典Lyapunov方法，我们重点介绍了时滞依赖的Lyapunov泛函（Delay-Dependent Lyapunov Functionals）的构造技巧。这包括使用二次型、三角不等式近似以及更精细的积分项来精确界定稳定区域。 2. 结构特征值的分析： 对于结构系统，稳定性常常与特征值的分布相关。本书深入探讨了特征方程的求解，特别是涉及无穷多根的特点。我们提出了基于小区间分析（Small Interval Analysis）的方法来定位不稳定根的位置，并结合增益裕度（Gain Margin）和相位裕度（Phase Margin）的理论，评估系统对时滞变化的鲁棒性。 3. 结构控制中的鲁棒稳定性： 在结构控制的实际应用中，模型总会存在不确定性（如未建模动态和参数扰动）。本书引入了$mathcal{H}_infty$ 范数分析和三角化方法，用以评估系统在存在时滞和结构参数不确定性下的鲁棒稳定性和鲁棒性能。 第三部分：时滞变结构控制系统的设计技术 控制器的设计目标是确保系统在包含时滞和时变特性的情况下，依然能达到期望的性能指标（如快速收敛、抑制振动、精确跟踪）。 1. 预测控制策略（MPC）： 预测控制是处理约束和时滞的理想工具。本书详细阐述了有限时域模型预测控制（FTMPC）在柔性结构控制中的应用。重点在于如何处理时变性和时滞性在优化问题中的约束条件，特别是二次规划（QP）求解器的实时适应性。 2. 线性矩阵不等式（LMI）设计方法： LMI是现代控制设计中强大的工具。我们系统地展示了如何将复杂的时滞变稳定性条件转化为一组可求解的LMI形式。这包括设计线性时滞反馈控制器（LTD-Controller）以及针对结构振动抑制的状态反馈控制器的设计流程。对于时变系统，我们引入了保守度分析，并提出了时变LMI（TV-LMI）的迭代求解策略。 3. 结构主动阻尼与时滞补偿： 针对结构控制中常见的振动抑制问题，本书重点介绍了状态反馈控制（State Feedback Control）和输出反馈控制（Output Feedback Control）的设计。特别深入分析了时滞补偿技术（Delay Compensation），如Smith预估器或基于观测器的前馈补偿，以及这些补偿策略在柔性结构反馈回路中的实施细节与潜在的稳定性风险。 4. 智能与自适应控制的融合： 鉴于结构参数的不可预测变化，本书最后探讨了自适应控制与时滞系统的结合。介绍了基于神经网络（NN）的参数辨识方法，用于实时估计结构刚度或阻尼的变化，并将其结果反馈给时滞控制器，以实现系统性能的在线优化和自适应调节。 总结 《时滞变结构控制系统》不仅是理论的汇编，更是一本面向工程实践的深度指南。它系统地构建了从理论建模到先进控制器设计的完整知识体系，旨在帮助读者驾驭这些在现实世界中普遍存在且极具挑战性的复杂系统。全书语言严谨，公式推导详尽，配有丰富的案例分析，是该交叉领域研究者不可或缺的参考资料。

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