控制系统理论:鲁棒与最优控制

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"《Robust and Optimal Control》是一本关于控制理论的深入教材,主要涵盖了鲁棒控制和最优控制的各个方面。这本书适合已经具备线性代数、矩阵论和泛函基础的读者,旨在提供一个自包含的知识体系。书中详细讨论了线性动态系统、反馈稳定性和性能、模型降阶方法、不确定性处理、H2最优控制以及H∞控制等关键主题。" 在《Robust and Optimal Control》中,作者首先介绍了历史背景,让读者理解控制理论的发展历程,然后阐述如何有效地使用这本书。书中重点内容包括: 1. **线性代数**:这是控制理论的基础,涵盖了线性子空间、特征值和特征向量、矩阵求逆公式、矩阵微积分以及克罗内克积和克罗内克和,这些工具对于理解和分析线性系统至关重要。 2. **线性动态系统**:详细探讨了线性系统的特性,包括状态空间模型、动态行为以及稳定性分析。 3. **性能指标**:如LQ(线性二次型)问题,用于衡量系统性能和设计控制器的目标。 4. **反馈系统的稳定性和性能**:讨论了反馈如何影响系统稳定性和性能,并引入了Lyapunov稳定性理论。 5. **性能极限**:研究了系统性能的边界条件,如H2和H∞理论,它们分别关注最小化系统输出噪声和确保系统对不确定性的鲁棒性。 6. **模型降阶的平衡截断法**:这是一种简化复杂系统模型的方法,通过保留关键动态特性来降低计算复杂度。 7. **模型不确定性和鲁棒性**:针对实际系统中的不确定性,提出了鲁棒控制策略,确保控制器在各种扰动下仍能保持性能。 8. **线性分式变换(LFT)和结构奇异值**:LFT用于描述具有非线性或时变结构的系统,而结构奇异值则帮助分析系统的结构灵敏度。 9. **控制器设计**:包括参数化镇定控制器和代数Riccati方程的解决方案,这些都是设计最优控制器的关键工具。 10. **离散时间控制**:除了连续时间系统,书中还涉及离散时间系统的理论和应用。 书中涵盖的内容全面且深入,适合研究生或专业工程师学习,以掌握控制理论的最新进展和实践应用。通过这本书,读者能够获得设计高效、鲁棒的控制系统所需的知识和技能。