Robust Control and Filtering of Singular Systems (Lecture Notes in Control and Information Sciences)

Robust Control and Filtering of Singular Systems (Lecture Notes in Control and Information Sciences) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Springer
作者:Shengyuan Xu
出品人:
页数:234
译者:
出版时间:2006-06-15
价格:USD 129.00
装帧:Paperback
isbn号码:9783540327974
丛书系列:
图书标签:
  • 控制
  • 专业
  • Singular Systems
  • Robust Control
  • Filtering
  • Control Theory
  • Information Sciences
  • Lecture Notes
  • Engineering Mathematics
  • System Stability
  • Industrial Applications
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具体描述

《奇异系统鲁棒控制与滤波》 概述 《奇异系统鲁棒控制与滤波》是一本深入探讨奇异系统(Singular Systems)在不确定性和扰动下的控制与滤波理论与应用的专业书籍。奇异系统,又称广义状态空间系统,是传统状态空间系统的推广,其模型中包含微分代数方程(Differential Algebraic Equations, DAEs)。这类系统广泛存在于航空航天、电力系统、机器人学、化学工程以及流体动力学等众多领域,因此对奇异系统进行有效的控制和滤波具有重要的理论和实践意义。 本书旨在为读者提供一个系统、全面且深入的视角,理解奇异系统的特性,掌握鲁棒控制和滤波的设计方法,并能够应对实际工程中遇到的各种挑战。内容涵盖了奇异系统的基本理论、分析方法,以及针对鲁棒性、稳定性、可控性、可观测性等关键问题的解决方案,并着重介绍了各类鲁棒控制和滤波器的设计与应用。 内容详述 第一部分:奇异系统的基本理论与分析 1. 奇异系统的基本概念与数学描述 介绍奇异系统的数学模型,即微分代数方程(DAEs)形式,如$Edot{x}(t) = Ax(t) + Bu(t)$和$y(t) = Cx(t) + Du(t)$。 解释矩阵$E$的奇异性(非可逆性)是奇异系统的核心特征,并探讨其对系统动力学的影响。 区分严格偶发系统(Strictly Proper)和非严格偶发系统。 介绍奇异系统的“指数可容许性”(Index-Ness),包括算术指标(Arithmetic Index)和微分指标(Differential Index),以及它们如何决定了奇异系统的求解难度和其内在的约束。 2. 奇异系统的性质分析 可容许性(Admissibility):分析奇异系统是否具有有限的模态,以及是否存在非物理的模态(如无穷大的特征值)。 状态约简(State Reduction):探讨如何通过数学变换将奇异系统转化为等价的标准状态空间系统,或者提取出系统的自由模态和强制模态。 可控性与可观测性(Controllability and Observability):针对奇异系统,提出并分析了不同形式的可控性和可观测性概念,包括外部可控性/可观测性、内部可控性/可观测性等,以及它们与系统模态的关系。 稳定性(Stability):讨论奇异系统的稳定性判据,包括零输入稳定性(Zero Input Stability, ZIS)和零状态稳定性(Zero State Stability, ZSS),以及如何考虑其无穷大特征值的影响。 第二部分:奇异系统的鲁棒控制 1. 不确定性建模 详细阐述在奇异系统中引入不确定性的方式,包括参数不确定性(如线性矩阵不等式LMI描述)和范数有界不确定性。 探讨如何准确描述和量化模型中的不确定性,以确保控制器的鲁棒性。 2. 鲁棒稳定性与鲁棒可控性 研究在不确定性存在的情况下,奇异系统保持稳定性(如指数可容许性)的条件。 分析在不确定性影响下,系统是否仍然能够被控制到期望的状态。 3. 鲁棒控制器设计 鲁棒状态反馈控制:设计状态反馈控制器,使得闭环系统在不确定性下保持鲁棒稳定性,并满足一定的性能指标(如$mathcal{H}_2$或$mathcal{H}_infty$性能)。 鲁棒输出反馈控制:在只能测量系统输出的情况下,设计输出反馈控制器,实现鲁棒控制目标。 基于LMI的鲁棒控制:利用线性矩阵不等式(LMI)等优化工具,为鲁棒控制器设计提供一种系统化的方法。 自适应控制与鲁棒性:探讨自适应控制技术如何与鲁棒控制相结合,以应对模型参数的未知或时变性。 第三部分:奇异系统的鲁棒滤波 1. 滤波的基本概念与目标 介绍滤波在处理含噪声测量信号、状态估计以及干扰抑制中的作用。 强调在奇异系统背景下,滤波器设计需要同时考虑测量噪声和系统模型的不确定性。 2. 状态估计理论 回顾经典的状态估计算法(如卡尔曼滤波器),并分析其在奇异系统中的局限性。 介绍适用于奇异系统的状态估计算法,如奇异系统卡尔曼滤波器(Singular System Kalman Filter)。 3. 鲁棒滤波器设计 鲁棒状态估计:设计滤波器,即使在模型不确定性和测量噪声存在的情况下,也能获得对系统状态的精确估计。 $mathcal{H}_infty$滤波:设计$mathcal{H}_infty$滤波器,以最小化噪声和不确定性对状态估计误差的影响,达到最优的鲁棒性能。 基于LMI的鲁棒滤波:利用LMI方法,系统地设计能够保证鲁棒性能的滤波器。 扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)在奇异系统中的应用:探讨非线性奇异系统下的滤波方法。 第四部分:奇异系统的应用与进阶主题 1. 实际应用案例 详细介绍奇异系统鲁棒控制与滤波在特定工程领域的应用,如: 航空航天:飞行器姿态控制、导航系统。 电力系统:发电机组控制、电网稳定性分析。 机器人学:机器人运动规划、轨迹跟踪。 连续流体动力学:具有约束的动力学系统。 通过具体案例分析,展示理论方法的有效性和实用性。 2. 进阶主题 事件触发控制与滤波:在事件触发机制下,如何设计鲁棒的控制与滤波策略。 分布式鲁棒控制与滤波:针对大型分布式奇异系统,如何实现分散式的鲁棒控制和状态估计。 神经网络与模糊逻辑在奇异系统中的应用:利用AI技术处理非线性或复杂不确定性的奇异系统。 模型预测控制(MPC)与奇异系统:将MPC框架应用于奇异系统的鲁棒控制。 本书特色 理论严谨性:本书基于扎实的数学基础,对奇异系统的分析和控制/滤波方法进行了深入的理论推导和证明。 全面性:涵盖了奇异系统从基础理论到先进应用的各个方面,为研究者和工程师提供了一个全面的知识体系。 鲁棒性聚焦:特别关注在不确定性存在下的控制和滤波问题,为解决实际工程中的挑战提供了有力工具。 工程导向:理论分析与实际应用紧密结合,通过丰富的案例分析,展示了方法的有效性和可操作性。 适合读者:本书适合控制理论、系统工程、航空航天、电气工程、机械工程等领域的博士生、研究生、研究人员以及高级工程师。 《奇异系统鲁棒控制与滤波》是一本不可或缺的参考书,它将帮助读者深刻理解奇异系统的复杂性,并掌握解决这些复杂系统在实际应用中遇到的鲁棒性问题的关键技术。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的封面设计低调而沉稳,传递出一种对知识的敬畏感,这与我对于“奇异系统”这个主题的感受不谋而合。奇异系统,正如其名,是一种在数学建模上具有特殊性的系统,其状态方程可能包含不可约导数项,或者存在代数约束,使得系统的自由度不仅仅由微分方程描述。这类系统在实际工程中并不少见,例如在电力系统的故障分析、航空航天器的姿态控制、机器人学中的某些动力学模型,甚至在经济学和生物学的一些复杂模型中,都能发现奇异系统的踪迹。对这类系统的鲁棒控制与滤波研究,其核心在于如何在不确定性(模型参数变化、外部干扰、传感器噪声)的影响下,设计出能够稳定运行、性能优越的控制器和滤波器。我尤其对书中关于“鲁棒性”的数学表述和设计方法感兴趣,期望它能涵盖如LMI方法、H∞理论等在奇异系统框架下的具体应用,并阐述如何量化和保证系统的鲁棒性能。滤波技术在其中扮演着至关重要的角色,它能够从带有噪声的测量数据中提取有用的状态信息,为控制器的设计提供准确的输入。在奇异系统的背景下,滤波器的设计难度显著增加,因为它需要同时满足系统的动态特性和代数约束,并具备良好的抗噪声能力。我希望能在这本书中找到关于奇异系统状态估计的最新进展和有效方法,以及相关的算法实现细节。作为“Lecture Notes in Control and Information Sciences”系列的一员,这本书必然承载着该系列严谨的学术风格和深入的理论探讨,我期待它能为我提供一个全面而深刻的认知平台,让我能够掌握这一复杂而重要的控制领域。

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这本书的装帧和标题让我对它产生了浓厚的兴趣,尤其是“奇异系统”这个词,它立刻勾起了我对复杂系统建模和控制的探究欲。奇异系统,顾名思义,是指那些不遵循标准状态空间形式描述的系统,它们可能具有代数约束、奇点,或者其动力学行为包含了微分和代数方程的混合。这类系统在许多工程领域都有着实际的应用,例如电力系统的暂态稳定分析、航空航天器在某些极端条件下的姿态控制,以及许多化学过程的仿真与控制,都可能遇到奇异系统的挑战。因此,对这类系统进行鲁棒控制和滤波的研究,显得尤为重要和有意义。我期待书中能够详细地介绍奇异系统的数学基础、分类及其内在的动力学特性,特别是如何处理那些难以用传统方法解决的代数自由度和奇点。在鲁棒控制方面,我希望它能深入探讨如何设计出能够在模型不确定性(如参数偏差、未建模动态)和外部干扰下依然能保持稳定且性能优越的控制器。这通常需要借鉴和发展一些先进的控制理论,例如基于LMI(线性矩阵不等式)的控制方法,或是H∞控制理论在奇异系统中的应用。在滤波技术上,我的期望是这本书能够提供关于如何在奇异系统背景下设计高效滤波器的清晰阐述,包括如何从噪声干扰的测量信号中准确估计系统状态,并且能够克服奇异系统本身的固有困难。我非常看重“Lecture Notes in Control and Information Sciences”系列一贯的学术严谨性和内容的深度,相信这本书能为我提供一个全面、深入的理论框架和方法论,助我在奇异系统控制与滤波领域的研究上更上一层楼。

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在我翻阅这本书的目录和前言时,我感受到一种对前沿技术孜孜不求的探索精神,这正是我所看重的。奇异系统,顾名思义,是指那些不能用标准形式描述的系统,它们可能具有奇点,或者其动力学方程中存在代数约束。这类系统在许多工程领域都有广泛的应用,例如在大型电力系统故障分析、航空航天飞行器姿态控制,甚至是在某些金融建模中,都可能遇到奇异系统的挑战。因此,针对这类系统进行鲁棒控制和滤波的研究,具有重要的理论和实践意义。我特别关注书中对于“鲁棒性”的定义和衡量标准,在奇异系统的框架下,鲁棒性意味着系统在模型参数摄动、外部干扰以及结构变化等不确定性因素存在时,仍能保持其预期的性能指标,如稳定性、可观测性、可控性等。这通常需要借助一些高级的数学工具,比如线性矩阵不等式(LMI)、凸优化技术,以及一些专门针对奇异系统的不确定性传播和鲁棒性分析方法。此外,“滤波”部分则涉及如何从包含噪声的测量信号中准确地估计系统的状态,这对于提高系统的控制性能至关重要。在奇异系统的情况下,滤波器的设计需要同时考虑系统的动态行为和代数约束,这使得问题比标准系统更加复杂。我期待书中能够提供清晰的理论推导,并辅以具体的算例,展示如何设计和应用这些鲁棒控制器和滤波器。这本书作为“Lecture Notes in Control and Information Sciences”系列的一部分,我相信其在学术严谨性和内容的深度上,会达到很高的标准,能够为我打开理解奇异系统控制与滤波领域的新视角。

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这本书的书名“Robust Control and Filtering of Singular Systems”本身就极具吸引力,它指向了一个复杂且重要的控制理论分支。奇异系统,由于其模型中可能存在的代数约束或奇点,使得传统的控制方法往往难以直接适用。这要求研究者们开发新的理论和技术来应对这些挑战。这类系统在许多实际应用场景中都至关重要,例如在航空航天、电力系统、以及自动化生产线的设计中,都可能遇到需要处理奇异系统的问题。我对此类系统最感兴趣的是其数学描述的独特性,以及如何在此基础上构建有效的控制策略。我期望书中能够深入探讨奇异系统的分类、特性,以及其与标准系统的区别。鲁棒控制部分,我尤其关注如何保证系统在存在模型不确定性(例如参数变化、未建模动态)和外部干扰时,依然能保持稳定和预期的性能。这可能涉及到利用线性矩阵不等式(LMI)等工具,将鲁棒性设计集成到奇异系统的控制器中。滤波技术是实现有效控制的关键一环,它能够从带有噪声的测量信号中提取有用的状态信息。在奇异系统的背景下,滤波器的设计需要同时考虑系统的动态和代数特性,并能够有效地抑制噪声。我希望书中能提供关于奇异系统滤波的先进方法和算法,以及它们在实际工程中的应用案例。鉴于该书属于“Lecture Notes in Control and Information Sciences”系列,我预料它将具备高度的学术严谨性和理论深度,为我提供一个深入理解和掌握奇异系统鲁棒控制与滤波技术的宝贵资源。

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我被这本书的标题所吸引,特别是“奇异系统”这个词,它暗示着这是一个超越了传统控制理论范畴的领域。奇异系统,通常指的是那些其模型不能简单地用标准的状态空间形式来表示的系统,它们可能包含微分代数方程(DAEs),或者具有奇点,这使得系统的分析和控制更加复杂。在实际工程中,许多系统,例如电力系统的动态建模、航空航天器在某些操作模式下的行为,以及某些化学反应过程,都可能表现出奇异系统的特征。因此,对这类系统进行鲁棒控制和滤波的研究,具有重要的理论和应用价值。我特别期待书中能详细阐述奇异系统的基本性质、分类及其数学建模方法,特别是如何处理其潜在的奇点和代数约束。鲁棒控制部分,我希望看到如何设计出在模型不确定性(例如参数的摄动、未建模的动态)和外部扰动下依然能够保持稳定性和性能的控制器。这通常需要借助一些高级的数学工具,如线性矩阵不等式(LMI)方法,以及专门为奇异系统设计的鲁棒控制技术。滤波部分,则关注如何从带有噪声的测量数据中准确地估计系统的状态。在奇异系统的情况下,滤波器的设计需要同时满足系统的动态和代数约束,并有效抑制噪声。我希望书中能够介绍相关的滤波算法,例如基于LMI的滤波方法,以及如何评估滤波器的性能。考虑到该书属于“Lecture Notes in Control and Information Sciences”系列,我预期它在学术严谨性、理论深度和数学推导上会有很高的要求,能够为我提供一个系统、深入的学习体验,让我能够掌握奇异系统鲁棒控制与滤波这一具有挑战性的领域。

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这本书给我的第一印象是它在理论上相当扎实,这一点从其标题“Robust Control and Filtering of Singular Systems”以及隶属的“Lecture Notes in Control and Information Sciences”系列就能窥见一斑。奇异系统本身就是一个复杂且具有挑战性的研究方向,其系统模型通常包含代数方程和微分方程的混合形式,或者具有不可控模态,这使得传统的控制理论和方法难以直接应用。因此,对这类系统进行鲁棒控制和滤波的研究,需要新的理论框架和技术手段。我非常期待书中能够详细介绍奇异系统的数学描述、性质以及其在不同工程领域中的具体表现形式。鲁棒控制的引入,意味着要设计一种控制器,使其在面对模型不确定性(例如参数的摄动、未建模动态)以及外部干扰时,仍能保持系统的稳定性和良好的性能。这通常需要引入一些先进的控制理论,如H∞控制、LMI方法,并将其巧妙地应用于奇异系统的框架下。书中对这些方法的详细阐述和推导,将是我的关注重点。滤波技术则是在信号处理和状态估计方面的重要工具。在奇异系统背景下,设计滤波器需要考虑到系统本身的特殊性,例如如何处理代数自由度,如何从含噪声的测量信号中准确地估计系统的状态,并克服奇异系统可能带来的不稳定因素。我希望书中能提供关于滤波算法的深入分析,以及在实际应用中的可行性。对于“Lecture Notes”系列,我一向认为其在理论严谨性和学术深度上都有很高的要求,相信这本书能够为我提供一个系统、全面的学习平台,帮助我深入理解和掌握奇异系统的鲁棒控制与滤波这一前沿领域。

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这本书的封面设计着实吸引了我,它传达出一种严谨而深入的学术氛围,这正是我在寻找关于奇异系统鲁棒控制与滤波研究时所期盼的。虽然我尚未深入阅读内文,但从其书名“Robust Control and Filtering of Singular Systems”以及系列名“Lecture Notes in Control and Information Sciences”来看,它无疑是一本面向专业研究者和高年级学生的著作。奇异系统本身就是一个极具挑战性的领域,它涵盖了许多传统控制理论难以直接应用的场景,例如某些航空航天系统、电力系统以及化学过程的建模。对这些系统的鲁棒控制和滤波研究,意味着要设计出在模型不确定性、外部干扰甚至系统某些部分失效的情况下,仍能保持稳定性能的控制器或滤波器。这需要深厚的数学功底和精妙的理论框架。我特别期待书中能够详细阐述奇异系统的基本概念、分类及其独特的动力学特性,这通常涉及到代数差分方程与微分方程的混合表达,以及代数自由度等概念。此外,鲁棒性在现代控制工程中至关重要,尤其是在实际应用中,模型参数的偏差和外部环境的变化是不可避免的。因此,书中对鲁棒控制方法的论述,例如H∞控制、LMI方法在奇异系统中的应用,将是我关注的重点。滤波技术同样是不可或缺的一部分,它用于从带有噪声的测量信号中估计系统的状态,从而为控制器提供准确的信息。在奇异系统背景下,如何设计有效的滤波器,使其能够处理系统的代数约束和动态行为,将是这本书的一大看点。考虑到该系列通常以严谨的数学推导和清晰的逻辑结构著称,我预计这本书在理论深度和方法论的完备性上会有很高的水准,为我深入理解和掌握奇异系统的鲁棒控制与滤波技术提供坚实的基础。

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当我第一次注意到这本书时,它的题目“Robust Control and Filtering of Singular Systems”立刻吸引了我,因为它触及了我一直以来感兴趣的控制理论的尖端领域。奇异系统,顾名思义,是指那些在数学描述上具有一些“奇异”特征的系统,例如它们可能包含微分代数方程(DAEs),或者具有奇点,使得传统的控制和滤波方法难以直接应用。这类系统在许多重要的工程领域都有实际的应用,如航空航天、电力系统、机器人技术以及生物医学工程等。因此,对奇异系统进行鲁棒控制和滤波的研究,具有重要的理论意义和广阔的应用前景。我非常期待这本书能够深入地介绍奇异系统的基本概念、分类及其数学特性,特别是如何理解和处理其代数自由度以及潜在的不稳定性。在鲁棒控制方面,我希望书中能详细阐述如何设计出能够应对模型不确定性(如参数摄动、未建模动态)以及外部干扰的控制器,并提供相应的数学工具和设计方法,例如基于LMI或H∞的优化技术。滤波部分,我同样充满期待,希望能够了解如何在奇异系统的框架下,设计出能够从噪声测量信号中准确估计系统状态的滤波器,并且这些滤波器能够有效地应对系统本身的特殊性。作为“Lecture Notes in Control and Information Sciences”系列的一员,我深知该系列书籍的学术严谨性和内容的深度,因此我期望这本书能为我提供一个全面、深入的理论框架和实用的技术指导,帮助我深入理解和掌握奇异系统鲁棒控制与滤波这一复杂而重要的技术领域。

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当我在书店看到这本书时,它的名字“Robust Control and Filtering of Singular Systems”立刻吸引了我的目光,我感觉它触及了控制理论中一个颇具挑战性的细分领域。奇异系统,通常指那些具有奇点或代数约束的系统,它们的数学描述往往比标准的线性状态空间系统更为复杂。这些系统在许多重要的工程应用中都有出现,比如电力系统的故障分析、航空航天器的控制、以及机器人学的某些动力学模型。对这类系统进行鲁棒控制和滤波的研究,意味着要在模型不确定性、外部干扰等因素的存在下,设计出性能稳定且可靠的控制器和滤波器。我特别期待书中能够详细阐述奇异系统的数学特性,比如代数自由度的概念、可控性与可观测性的判断准则等,这些都是理解和设计奇异系统控制器的基础。在鲁棒控制方面,我希望书中能介绍如何将先进的控制理论,如H∞控制、LMI方法,有效地应用于奇异系统的框架中,以保证系统在各种不确定性下的性能。滤波部分,则是我关注的另一个重点。我期待书中能提供关于如何设计滤波器,以便从含有噪声的测量数据中准确地估计奇异系统的状态,并克服系统本身的特殊性所带来的挑战。作为“Lecture Notes in Control and Information Sciences”系列的一员,我相信这本书在学术深度和数学严谨性上会有很高的水准,能够为我提供一个系统、深入的学习和研究平台,帮助我理解并掌握奇异系统鲁棒控制与滤波这一重要的技术领域。

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这本书的标题,特别是“奇异系统”一词,立刻引起了我的好奇心,因为它暗示着一个在理论上具有一定深度和挑战性的研究领域。奇异系统,通常指的是那些其数学模型中包含代数方程和微分方程的混合形式,或者系统具有不可约导数项的系统。这类系统在许多工程应用中都扮演着重要角色,例如在电力系统的暂态分析、航空航天器的姿态控制,以及一些复杂化学过程的建模中,都可能出现奇异系统的特征。因此,对这类系统进行鲁棒控制和滤波的研究,具有重要的理论和实践价值。我期望书中能够提供关于奇异系统基本概念、分类、以及其独特的动力学性质的清晰阐述,包括如何处理可能存在的代数约束和奇点。鲁棒控制部分,我特别关注如何设计出能够在系统参数不确定(如偏差、摄动)和外部干扰下,仍能保持系统稳定性和良好性能的控制器。这可能涉及到应用先进的控制理论,如H∞控制、LMI方法,并将其巧妙地推广到奇异系统的框架下。滤波技术是实现高效控制的另一重要方面,它能够从含噪声的测量信号中准确地估计系统的状态。在奇异系统的情况下,滤波器的设计需要同时考虑系统的动态和代数特性,并且能够有效地抑制噪声。我希望书中能提供关于奇异系统状态估计的先进滤波算法,以及其实现细节。作为“Lecture Notes in Control and Information Sciences”系列的一员,我期待这本书能以严谨的数学推导和清晰的逻辑结构,为我提供一个系统、深入的学习平台,帮助我掌握奇异系统鲁棒控制与滤波这一关键领域。

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