過程裝備測控技術——線性與非線性控制理論及套用

《過程裝備測控技術——線性與非線性控制理論及套用》是2013年化學工業出版社出版圖書，作者羅小平。

基本介紹

• 中文名：過程裝備測控技術——線性與非線性控制理論及套用
• 作者：羅小平
• 出版時間：2013年11月
• 出版社：化學工業出版社
• 頁數：318 頁
• ISBN：9787122160850 
• 類別：科技類圖書
• 開本：16K　787×1092　1/16
• 裝幀：平裝

內容簡介

本書對過程裝備與控制工程專業領域的現代控制原理進行了較為詳細的闡述，各章節自成體系。介紹了過程控制線性系統的狀態空間分析法、能控性和能觀性、狀態空間的結構分解、基於狀態空間分析法的控制系統設計。並在此基礎上介紹了非線性系統的能控性能觀性及其結構分解、基於坐標變換的非線性系統部分線性化、非線性系統狀態反饋精確線性化、非線性定值控制與隨動控制等，同時介紹了線性自適應控制、非線性自適應控制，並對系統的不確定性描述及H∞控制的標準問題、互質分解、線性分式變換、H∞控制的穩定分析、H∞控制標準問題的Riccati方程解法、H∞ 狀態反饋控制、H∞輸出反饋控制、耗散性及能量存儲函式、非線性狀態反饋魯棒控制、非線性輸出反饋魯棒控制等進行了較為詳細的闡述。

本書可作為高等院校過程裝備與控制工程、工業自動化等相關專業的研究生教材,也可供相關工程技術人員參考。

目錄

1狀態空間分析法1

1.1線性系統的狀態空間表示1

1.1.1狀態空間的基本概念1

1.1.2線性系統的狀態空間表達式2

1.1.3狀態空間表達式的建立3

1.2線性系統的狀態解14

1.2.1線性定常連續系統齊次方程的解14

1.2.2線性定常連續系統的狀態轉移矩陣15

1.2.3線性定常連續系統非齊次狀態方程的解19

1.3系統的能控性和能觀性20

1.3.1線性連續系統的能控性20

1.3.2線性連續系統的能觀性22

1.3.3能控及能觀標準型24

1.4線性系統狀態空間的結構分解35

1.4.1按能控性分解36

1.4.2按能觀性分解39

1.5傳遞函式的狀態空間實現43

1.6線性系統的穩定性51

1.6.1平衡狀態51

1.6.2李雅普諾夫穩定性定義52

1.6.3李亞普諾夫第一法53

1.6.4李亞普諾夫第二法55

1.7基於狀態空間分析法的控制系統設計59

1.7.1兩類反饋結構對系統能控性、能觀性的影響61

1.7.2兩類反饋系統的極點配置63

1.7.3狀態觀測器69

1.7.4帶狀態觀測器的狀態反饋系統設計79

參考文獻80

2過程系統的非線性控制81

2.1非線性系統的能控性與能觀性81

2.1.1能控性81

2.1.2能觀性85

2.2非線性系統的局部能控性能觀性分解89

2.2.1非線性系統能控性分解95

2.2.2非線性系統的能觀性分解100

2.3基於坐標變換的非線性系統部分線性化104

2.4非線性系統狀態反饋的精確線性化113

2.5非線性系統的全維狀態觀測器119

2.6非線性廣義過程的定值控制與隨動控制125

2.6.1非線性定值控制125

2.6.2非線性隨動控制131

參考文獻136

3自適應控制138

3.1線性自適應控制系統138

3.1.1參數最最佳化設計方法138

3.1.2Lyapunov穩定性設計方法140

3.2非線性自適應控制153

3.2.1自適應定值控制155

3.2.2自適應隨動控制163

參考文獻166

4線性與非線性魯棒控制167

4.1魯棒控制的數學基礎167

4.1.1距離空間167

4.1.2線性賦范空間167

4.1.3Banach空間167

4.1.4Hilbert空間169

4.1.5常用時域函式空間及其範數170

4.1.6常用頻域函式空間及其範數172

4.1.7系統及其範數176

4.2系統不確定性描述與H∞控制標準問題181

4.2.1系統的不確定性描述181

4.2.2互質分解186

4.2.3線性分式變換194

4.2.4系統的穩定性及控制器的參數化設計197

4.2.5H∞控制的標準化205

4.2.6H∞標準化控制問題的穩定分析212

4.2.7廣義被控過程的可穩定性216

4.2.8H∞標準問題與模型匹配問題219

4.3標準H∞控制問題的Riccati方程解法221

4.3.1Riccati方程與H∞範數221

4.3.2Lyapunov方程及Riccati不等式225

4.3.3有理函式矩陣的內外分解228

4.4H∞狀態反饋控制230

4.4.1狀態可測，干擾不可測情況231

4.4.2狀態和干擾都可測情況234

4.5H∞輸出反饋控制238

4.5.1H∞輸出反饋簡化情況238

4.5.2H∞輸出反饋的一般情況241

4.6非線性魯棒控制242

4.6.1耗散系統與能量存儲函式242

4.6.2非線性狀態反饋魯棒控制248

4.6.3非線性輸出反饋魯棒控制251

參考文獻253

5控制理論套用實例254

5.1微細通道相變傳熱系統狀態反饋精確線性化控制254

5.1.1微槽中流動汽泡的動力學模型254

5.1.2動力模型的Lie代數結構256

5.1.3狀態反饋精確線性化控制的構建256

5.2基於狀態觀測器的連續攪拌反應釜非線性溫度控制257

5.2.1數學模型的建立258

5.2.2降階觀察器258

5.2.3輸入輸出反饋線性控制器的設計259

5.2.4輸出反饋反推控制器設計261

5.2.5仿真263

5.2.6結論266

5.3基於非線性模型的二元蒸餾塔控制267

5.3.1精餾塔降階模型268

5.3.2控制算法的建立268

5.3.3精餾塔模型269

5.3.4狀態估計269

5.3.5控制器參數整定270

5.3.6結果分析270

5.4模擬五效蒸發器模型的非線性控制研究271

5.4.1MIMO GLC結構簡介271

5.4.2五效蒸發器的MIMO GLC273

5.4.3蒸發模型的非線性控制274

5.4.4蒸發器模型的閉環仿真280

5.4.5結論285

5.5家畜建築物溫濕度非線性控制288

5.5.1非線性控制基礎288

5.5.2家畜建築物內濕熱控制的數學模型289

5.5.3溫濕度調節非線性魯棒控制器設計291

5.5.4模擬研究293

5.6不可壓縮流體的非線性控制296

5.6.1二維NavierStokes方程空間分解296

5.6.2非線性模型降階298

5.6.3非線性控制299

5.6.4Burgers方程的非線性有限維控制301

5.6.5二維槽道非線性有限維控制304

5.7軸向壓縮系統喘振的非線性控制307

5.7.1喘振模型307

5.7.2基於模型的觀測器設計308

5.7.3輸入輸出反饋線性化輸入的推導310

5.7.4系統喘振控制器和觀測器驗證方法312

5.7.5閉環系統性能評價313

5.7.6結論315

附錄喘振模型方程316

參考文獻318