魯棒控制理論及應用

　　本書系統地介紹了H∞魯棒控制的概念、理論、設計方法以及H∞控制理論在船舶電站中的應用。內容包括：魯棒控制理論概述，H∞控制理論的數學基礎，H∞控制的優化設計方法，與魯棒控制有關的MATLAB工具箱介紹，H∞控制理論在船舶電站頻率控制中的應用，H∞控制理論在船舶電站電壓控制中的應用，H∞控制理論在船舶電站綜合控制中的應用。

　　本書可作為高等學校自動化專業、電氣工程及其自動化專業高年級大學生以及控制科學與工程專業、電氣工程專業研究生的選修教材，亦可供高等學校自動化及其相關專業的教師、工程技術人員參考。

第1章　魯棒控制理論概述1
1.1系統不確定性和魯棒性1
1.2H∞控制理論的發展概況3

第2章　H∞控制理論的數學基礎7
2.1空間和範數7
2.1.1距離空間7
2.1.2線性賦範空間7
2.1.3Banach空間7
2.1.4Hilbert空間8
2.1.5時域函數空間8
2.1.6頻域函數空間9
2.1.7H2範數和H∞範數10
2.2H∞範數與Riccati方程11
2.2.1哈密頓矩陣的性質11
2.2.2H∞範數與Riccati方程13
2.3H∞範數與Riccati不等式15
2.4有理函數陣的分解與穩定性19
2.4.1有理函數的H∞的分解19
2.4.2穩定性條件22
2.4.3穩定控制器的參數表示23
2.5有理函數陣的內外分解25
2.6李雅譜諾夫方程27
2.7線性分式變換29
2.8本章小結31

第3章　【STBZ】WTHX H∞控制的優化設計方法32
3.1H∞優化設計的一般步驟32
3.2H∞控制的標準問題32
3.3H∞控制所包含的各類控制問題33
3.3.1靈敏度極小化問題33
3.3.2魯棒鎮定問題34
3.3.3混合靈敏度優化問題35
3.3.4跟蹤問題37
3.3.5模型匹配問題38
3.4加權函數的選擇和特點39
3.5H∞控制系統的穩定性41
3.6標準H∞控制問題的“2－Riccati方程”的解42
3.7狀態反饋設計問題45
3.7.1D11=0,D12列滿秩的特例45
3.7.2D11= D12=0的特例46
3.7.3狀態反饋問題的完全解48
3.8輸出反饋設計問題52
3.8.1輸出反饋設計特例52
3.8.2輸出反饋問題的一般解55
3.9本章小結61

第4章　MATLAB工具箱介紹62
4.1控制系統工具箱62
4.1.1模型建立及模型轉換函數63
4.1.2LTI對象屬性的存取和設置65
4.1.3系統建模68
4.1.4狀態空間實現73
4.1.5系統特性函數78
4.1.6系統根軌跡80
4.1.7系統頻率響應82
4.1.8系統時域響應85
4.2魯棒控制工具箱87
4.2.1控制系統模型的數據結構87
4.2.2模型建立工具88
4.2.3模型轉換工具90
4.2.4多變量波特圖92
4.2.5魯棒控制綜合方法95
4.2.6模型降階工具99
4.3本章小結103

第5章　H∞控制理論在船舶電站頻率控制中的應用104
5.1柴油發電機組機電暫態過程的數學模型104
5.2柴油機調速系統的數學模型108
5.3柴油機調速系統H∞標準設計問題模型的建立111
5.4H∞轉速控制器的設計113
5.5計算機模擬結果分析117
5.6H∞優化設計方法的特點122
5.7本章小結123

第6章　H∞控制理論在船舶電站電壓控制中的應用125
6.1同步發電機電磁暫態過程的數學模型125
6.1.1考慮次暫態電動勢Eq”，Ed”變化的模型127
6.1.2考慮暫態電動勢Eq′變化的模型129
6.2船舶電站負荷的數學模型129
6.2.1靜負荷的數學模型129
6.2.2動負荷的數學模型130
6.3同步發電機調壓系統的數學模型131
6.3.1相復勵勵磁系統的數學模型132
6.3.2可控矽勵磁系統的數學模型135
6.3.3交流無刷勵磁系統的數學模型138
6.4同步發電機調壓系統H∞標準設計問題模型的建立140
6.5H∞電壓控制器的設計142
6.6計算機模擬結果分析145
6.7關於同步發電機數學模型的討論154
6.8本章小結155

第7章　H∞控制理論在船舶電站綜合控制中的應用156
7.1針對H∞綜合控制器的柴油發電機組數學模型156
7.1.1柴油發電機組機電暫態過程的數學模型157
7.1.2柴油發電機組電磁暫態過程的數學模型158
7.1.3柴油發電機組統一的數學模型158
7.2柴油發電機組綜合控制系統的數學模型159
7.3柴油發電機組H∞綜合控制器的設計161
7.4計算機模擬結果分析167
7.5本章小結175

參考文獻176