Robust Control of Time-Delay Systems pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer London Ltd

作者:Zhong, Qing-Chang

出品人:

页数:256

译者:

出版时间:2006-3

价格:$ 190.97

装帧:HRD

isbn号码:9781846282645

丛书系列:

图书标签:

Robust Control
Time-Delay Systems
Control Theory
Systems and Control
Engineering
Mathematical Control
Stability Analysis
Observer Design
Filtering
Adaptive Control

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具体描述

Recently, there have been significant developments in robust control of time-delay systems. This volume presents a systematic treatment of robust control for such systems in the frequency domain. The emphasis is on systems with a single input or output delay, although the delay-free part of the plant can be multi-input-multi-output, in which case the delays in different channels should be the same. The author covers the whole range of H-infinity control of time-delay systems: from controller parameterization implementation; from the Nehari problem to the four-block problem; from theoretical developments to practical issues. The major tools used are similarity transformation, the chain-scattering approach and J-spectral factorization. Self-contained, "Robust Control of Time-delay Systems" will interest control theorists and mathematicians working with time-delay systems. Its methodical approach will be of value to graduates studying general robust control theory or its applications in time-delay systems.

好的，这是一份关于一本名为《复杂非线性系统的鲁棒控制理论与应用》的图书简介，内容详实，侧重于非线性、不确定性以及先进的控制方法，与您提到的《Robust Control of Time-Delay Systems》完全不同。 --- 图书名称：《复杂非线性系统的鲁棒控制理论与应用》导言：面向二十一世纪工程挑战的控制新范式在现代工程领域，我们面对的系统日益复杂，充满了非线性和结构不确定性。从尖端航空航天器到高精度微机电系统，再到能源电网和生物医学设备，传统的线性控制理论在描述和处理这些复杂动态行为时显得力不从心。本书《复杂非线性系统的鲁棒控制理论与应用》正是在这一背景下应运而生，旨在为研究人员、工程师和高级学生提供一套全面、深入且具有前瞻性的工具箱，用于设计和分析在各种不确定性和外部扰动下仍能保持稳定性和高性能的控制系统。本书的核心在于系统地构建从数学建模、性能规范到控制器综合的完整框架，重点突破了在处理高维、强耦合、参数不确定性以及外部干扰下的控制难题。我们拒绝过度简化的模型，转而聚焦于如何将实际系统的复杂性融入到控制设计之中，确保控制器的鲁棒性和有效性。第一部分：复杂非线性系统建模与分析基础 (深入剖析系统本质) 本部分为后续高级控制设计奠定坚实的理论基础。我们首先超越传统的线性化模型，深入探讨描述复杂系统行为的关键数学工具。第1章：非线性动力学系统描述与特性本章详细回顾并拓展了描述非线性系统的基础工具，如相平面分析、李雅普诺夫稳定性理论的非线性推广（如全局李雅普诺夫函数构造）。重点讨论了系统特有的复杂现象，例如：极限环振荡、跳轨现象、混沌行为的识别及其对控制系统的潜在威胁。我们引入了高阶滑模和微分几何的初步概念，用以刻画状态空间中奇异点和控制输入的限制。第2章：系统不确定性的量化与表征鲁棒控制的精髓在于如何处理“未知”。本章专注于如何对工程实践中常见的不确定性进行精确量化。我们区分了参数不确定性（如模型参数的上下界范围）、结构不确定性（如模型简化或忽略的次要动态）和外部有界扰动。系统地介绍了凸不确定集、多面体模型（Polytopic Models）以及基于范数的扰动建模方法，为后续的鲁棒分析奠定坚实的基础。第3章：基于观察者（Observer）的非线性状态估计对于许多实际系统，状态变量无法直接测量。本章集中于设计能够在非线性环境下准确估计系统状态的观测器。除了传统的卡尔曼滤波器的非线性拓展（如扩展卡尔曼滤波 EKF 和无迹卡尔曼滤波 UKF），我们深入探讨了高增益观测器的设计原理及其在快速动态补偿中的作用，并分析了在传感器噪声和模型误差存在下的观测器鲁棒性边界。第二部分：先进鲁棒控制设计方法 (从理论到实践的跨越) 本部分是本书的核心，系统地介绍了针对非线性与不确定性系统的三大主流鲁棒控制设计范式。第4章：$mathcal{H}_{infty}$ 控制理论的非线性拓展与应用虽然 $mathcal{H}_{infty}$ 控制最初建立在线性框架上，本章探讨了其在处理非线性系统干扰抑制方面的强大潜力。我们引入了半定规划（SDP）松弛技术，用于求解具有稳定性和性能约束的 LMI（线性矩阵不等式）问题。重点剖析了如何通过增益调度（Gain Scheduling）和LMI-based Synthesis方法，设计出在系统工作点变化时仍能保证 $mathcal{H}_{infty}$ 性能的控制器。第5章：滑模控制（SMC）的鲁棒性增强与收敛性保证滑模控制以其对外部扰动和模型不匹配的固有鲁棒性而闻名。本章超越了一阶SMC的局限，重点讲解了二阶和高阶滑模控制，用以克服传统SMC的“抖振”问题。我们详细分析了超级扭矩（Super-Twisting）算法和确定性学习算法（DSMC）的设计原理，并提供了严格的收敛性证明，确保系统状态能精确地收敛到零，而非仅仅是零附近的边界层内。第6章：基于模型的预测控制（MPC）的鲁棒化策略模型预测控制（MPC）以其对约束处理能力的优越性成为工业界的重要工具。本章重点探讨了如何将鲁棒性融入MPC框架。我们详细介绍了鲁棒模型预测控制（RMPC）的两种主要流派：场景法（Scenario-based MPC）和多模型自适应预测控制（MMAC）。通过引入不确定性集到优化问题中，我们设计出能够预先考虑最坏情况影响的控制序列，从而在实时优化中保证系统稳定和性能指标的满足。第三部分：复杂系统集成与工程案例分析 (理论的落地生根) 本书的最后一部分着眼于将理论成果应用于实际的复杂工程问题中，展示先进控制理论的实际价值。第7章：智能不确定性处理与自适应鲁棒控制面对完全未知的动态或时变不确定性，纯粹的固定增益鲁棒控制可能过于保守。本章引入了基于神经网络或模糊逻辑的自适应机制，用于实时估计模型参数的漂移或外部干扰的性质。重点介绍自适应滑模控制，其中控制器增益根据估计误差动态调整，以实现在鲁棒性和控制精度之间的最佳平衡。第8章：多智能体系统与协同控制的鲁棒性挑战随着分布式系统和无人机集群的兴起，多智能体系统的协同控制成为新的研究热点。本章探讨了在通信延迟、传感器故障和局部模型差异存在下，如何设计保证整体系统稳定性和一致性的鲁棒控制协议。我们分析了分布式 $mathcal{H}_{infty}$ 控制和基于图论的鲁棒一致性算法。第9章：工程案例：高超声速飞行器姿态控制的鲁棒设计选取高超声速飞行器作为典型案例，其具有显著的气动耦合、操作限制和边界层不确定性。本章详细演示了如何利用$mathcal{H}_{infty}$ 理论处理气动模型的不确定性，并结合鲁棒滑模控制器来应对高速飞行中的大气扰动和舵面饱和问题，展示了理论设计到高保真仿真验证的全过程。结论与展望《复杂非线性系统的鲁棒控制理论与应用》旨在提供一套统一而强大的理论框架，使读者能够自信地驾驭那些曾经被认为是“难以控制”的复杂动态系统。本书强调的是严格的数学证明与可实现的工程设计的结合，为下一代控制工程师和研究人员应对未来工业自动化和自主系统带来的挑战，铺平了道路。