控制系统设计方法与实例

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前言

第1章 绪论

1.1 本书的内容考虑

1.2 控制系统的发展

1.2.1 古代阶段

1.2.2 1930年以前的时期

1.2.3 1930～1950年期间

1.2.4 1950～1980年期间

1.2.5 1980年以后的时期

1.3 控制系统的分析方法

1.3.1 Routh稳定判据

1.3.2 Nyquist稳定判据

1.3.3 Lyapunov稳定性

1.4 控制系统的性能指标

1.4.1 稳定裕度

1.4.2 灵敏度函数

1.5 数学准备

1.6 本章小结

第2章 不稳定对象的控制设计

2.1 不稳定对象的特点

2.2 不稳定对象的控制问题

2.3 不稳定对象的PID控制

2.4 不稳定对象的H∞状态反馈设计

2.4.1 磁悬浮系统状态空间方程

2.4.2 H∞状态反馈设计

2.5 H∞输出反馈设计

2.5.1 常规S/T混合灵敏度设计的加权函数

2.5.2 不稳定对象的加权函数

2.5.3 不稳定对象的S/T混合灵敏度设计

2.6 不稳定对象的非线性H∞状态反馈设计

2.6.1 仿射非线性系统

2.6.2 非线性H∞控制

2.6.3 求解HJI不等式

2.6.4 非线性设计仿真

2.7 本章小结

第3章 弱阻尼挠性系统的控制设计

3.1 挠性系统的数学模型

3.2 挠性系统的控制问题

3.3 H∞回路成形法

3.3.1 互质因子分解

3.3.2 互质因子不确定性

3.3.3 H∞标准问题

3.3.4 小增益定理

3.3.5 参数化

3.3.6 H∞回路成形设计的基本思路

3.4 挠性系统的H∞回路成形设计

3.4.1 H∞回路成形法的鲁棒性

3.4.2 互质因式摄动分析

3.4.3 不稳定控制器的分析和避免

3.5 混合灵敏度设计

3.6 H∞回路成形中的μ综合法

3.6.1 结构奇异值和μ综合

3.6.2 H∞回路成形与μ综合结合

3.6.3 电动汽车动力总成系统的H∞回路成形中的μ综合法

3.7 挠性系统基于相位控制的H∞鲁棒设计

3.7.1 相位控制

3.7.2 H∞加权优化设计方法

3.7.3 仿真分析

3.8 本章小结

第4章 三明治系统的控制设计

4.1 典型三明治系统模型

4.2 基于扰动观测器的PID-P复合控制

4.2.1 复合控制策略

4.2.2 扰动观测器设计

4.2.3 确定控制器参数的系数表法

4.2.4 控制器设计

4.2.5 仿真验证

4.3 结构化H∞控制

4.3.1 EPS系统

4.3.2 EPS系统的结构化H∞控制设计

4.3.3 飞机纵向运动的结构化H∞控制设计

4.4 本章小结

第5章 双连杆柔性关节机械臂的轨迹跟踪控制

5.1 双连杆柔性关节机械臂的动力学模型

5.2 角位移高阶导数不可测的双连杆机械臂滑模控制

5.2.1 动力学模型转换

5.2.2 扩张状态观测器

5.2.3 滑模控制器设计

5.2.4 仿真分析

5.3 存在未知外界扰动的机械臂奇异摄动鲁棒控制

5.3.1 奇异摄动的基本原理

5.3.2 柔性关节机械臂降阶模型

5.3.3 控制器设计

5.3.4 仿真分析

5.4 关节刚度不足的机械臂改进奇异摄动终端滑模控制

5.4.1 动力学模型的等效柔性补偿

5.4.2 降阶慢子系统设计

5.4.3 RBF神经网络

5.4.4 终端滑模理论

5.4.5 降阶慢子系统控制器设计

5.4.6 仿真分析

5.5 本章小结

第6章 超空泡航行体的控制

6.1 超空泡航行体的数学模型与分析

6.1.1 超空泡航行体的体坐标系和模型基本参数

6.1.2 超空泡航行体纵向平面流体动力分析

6.1.3 超空泡航行体控制模型

6.1.4 超空泡航行体运动分析与仿真