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第1章 绪论1

1.1 控制发展过程1

1.2 信息科学的一些术语2

1.3 容错控制与可靠控制5

参考文献9

第2章 线性系统状态空间概述13

2.1 状态空间表达式的一般描述13

2.1.1 基本概念13

2.1.2 状态空间表达式一般形式14

2.2 状态空间表达式建立16

2.2.1 状态空间描述举例16

2.2.2 状态空间表达式系统方框图18

2.2.3 系统状态变量图18

2.3 传递函数与传递函数矩阵19

2.3.1 单输入单输出模型19

2.3.2 多输入多输出模型21

2.3.3 由传递函数建立状态空间表达式22

2.3.4 反馈控制25

2.4 能控性与能观性26

2.4.1 能控性27

2.4.2 能观性28

2.5 线性系统的建模和控制设计举例29

2.5.1 问题描述29

2.5.2 参数和变量定义30

2.5.3 数学模型的建立31

2.5.4 状态方程的建立31

2.5.5 系统的特性分析32

2.5.6 状态反馈34

参考文献35

第3章 故障描述与矩阵不等式37

3.1 增益故障描述几种形式37

3.1.1 离散故障模型38

3.1.2 连续增益故障模型40

3.2 连续故障模型处理方法43

3.2.1 替换法43

3.2.2 凸组合法44

3.3 线性矩阵不等式45

3.3.1 线性矩阵不等式的表达式45

3.3.2 一些标准线性矩阵不等式问题50

3.3.3 关于矩阵不等式的一些结论53

3.3.4 常用不等式60

3.3.5 矩阵变换一些结论60

参考文献62

第4章 稳定性63

4.1 Lyapunoy意义下的稳定性基本概念63

4.1.1 动态系统稳定性概念63

4.1.2 线性系统Lyapunov稳定性66

4.2 镇定控制器的设计67

4.2.1 状态反馈控制器设计67

4.2.2 动态输出反馈控制器的设计68

4.3 可靠镇定控制器设计71

4.3.1 考虑执行器故障的状态反馈可靠控制器的设计71

4.3.2 考虑传感器故障动态输出反馈可靠控制器设计74

4.3.3 考虑执行器故障动态输出反馈可靠控制器设计78

4.3.4 考虑任意故障动态输出反馈可靠控制器设计81

4.4 考虑执行器故障的可靠跟踪控制85

4.4.1 跟踪控制85

4.4.2 跟踪控制器设计86

4.4.3 可靠控制器的设计87

参考文献90

第5章 区域极点可靠配置92

5.1 系统的区域稳定92

5.1.1 线性矩阵不等式区域93

5.1.2 区域稳定的定义95

5.2 区域稳定控制器设计96

5.2.1 连续系统圆形区域稳定动态输出反馈控制器设计96

5.2.2 离散系统区域稳定状态反馈控制器设计99

5.3 区域稳定可靠控制器设计100

5.3.1 抵御传感器故障动态输出反馈区域稳定可靠控制器设计100

5.3.2 离散系统区域稳定状态反馈可靠控制器设计103

5.4 具有方差约束的极点配置可靠控制105

5.4.1 具有方差约束区域极点配置鲁棒控制105

5.4.2 具有方差约束区域极点配置鲁棒可靠控制106

参考文献109

第6章 鲁棒H∞可靠控制111

6.1 H∞控制的概念112

6.1.1 范数概念112

6.1.2 H∞控制概念112

6.1.3 H∞控制的一些常用结论113

6.2 H∞控制器的设计114

6.2.1 鲁棒状态反馈H∞控制器设计114

6.2.2 离散系统状态反馈具有极点约束的H∞控制器设计115

6.2.3 动态输出H∞控制器设计117

6.3 H∞可靠控制器设计119

6.3.1 鲁棒状态反馈H∞单故障可靠控制器设计119

6.3.2 离散系统具有极点约束的状态反馈H∞可靠控制器设计123

6.3.3 抵御传感器故障动态输出H∞可靠控制器设计125

6.3.4 抵御执行器故障动态输出H∞可靠控制器设计129

6.4 抵御任意故障的H∞可靠控制131

6.5 考虑传感器故障的可靠H∞滤波器设计134

6.5.1 系统描述135

6.5.2 滤波器的设计136

参考文献142

第7章 保性能可靠控制145

7.1 保性能系统分析145

7.1.1 连续系统保性能分析145

7.1.2 离散系统保性能分析146

7.2 保性能控制器设计147

7.2.1 不确定离散系统状态反馈控制器设计147

7.2.2 不确定连续系统状态反馈控制器设计148

7.2.3 连续系统动态输出反馈控制器设计149

7.3 保性能可靠控制器设计153

7.3.1 不确定离散系统可靠状态反馈控制器设计153

7.3.2 不确定连续系统状态反馈可靠控制161

7.3.3 动态输出反馈可靠控制器设计166

参考文献172

第8章 广义系统的可靠控制174

8.1 广义系统的一般概念175

8.1.1 广义系统的状态空间描述175

8.1.2 受限等价变换175

8.1.3 广义系统的运动分析178

8.1.4 广义系统的脉冲模179

8.2 广义系统极点配置182

8.2.1 广义系统区域极点配置182

8.3 广义系统H∞控制187

8.3.1 问题描述187

8.3.2 状态反馈H∞次优控制187

8.3.3 基于Riccati方法的H∞控制190

8.3.4 基于LMI方法的H∞控制192

8.3.5 动态输出反馈控制器设计的LMI方法194

8.4 广义系统可靠控制199

8.4.1 考虑传感器故障199

8.4.2 考虑执行器故障202

8.4.3 考虑任意故障203

参考文献205

第9章 硬件冗余度的分析208

9.1 基于圆盘极点配置的执行器冗余度208

9.1.1 问题描述209

9.1.2 硬件冗余度的算法209

9.2 基于保性能控制执行器冗余度的分析212

9.2.1 系统描述212

9.2.2 系统的闭环极点冗余度分析213

9.2.3 关于D-稳定及保性能控制的几个概念213

9.2.4 动态输出反馈D-保性能控制器的存在条件214

9.2.5 硬件冗余度214

9.3 基于极点配置的动态输出反馈的部件冗余度分析219

9.3.1 问题描述219

9.3.2 冗余度算法220

参考文献224