满意PID控制设计理论与方法

前言

第1章绪论

1.1满意控制理论及其发展现状

1.2PID控制理论及其发展现状

1.2.1PID控制的理论基础

1.2.2PID控制器的发展历程

1.2.3PID控制器设计方法概述

1.3研究思路与主要内容

1.3.1研究思路

1.3.2主要内容

第一部分满意PID控制的状态空间时域理论

第2章连续系统状态反馈满意PID控制

2.1引言

2.2增广积分环节的构建

2.3单指标约束控制

2.3.1极点指标

2.3.2方差指标

2.3.3H∞指标

2.3.4倒摆系统状态反馈PID控制

2.4多指标约束控制

2.4.1方差和幅值指标与衰减度指标相容

2.4.2方差和幅值指标与圆形区域极点指标相容

2.4.3衰减度指标与H2/H∞指标相容

2.4.4圆形极点指标与H2/H∞指标相容

2.4.5火炮稳定伺服系统状态反馈PID控制

2.5二阶连续系统PID控制器的参数计算

2.6自动装填系统中位置控制器设计

2.6.1引言

2.6.2满意控制器描述

2.6.3切换控制器设计

2.6.4误差控制器设计

2.6.5仿真结果

2.6.6结果验证

2.7本章小结

第3章离散系统状态反馈满意PID控制

3.1引言

3.2增广积分环节的构建

3.3单指标约束控制

3.3.1极点指标

3.3.2方差指标

3.3.3H∞指标

3.3.4瞄准线控制系统PID控制器设计

3.4多指标约束控制

3.4.1方差与r-离散衰减度约束相容

3.4.2r-离散衰减度指标与H2/H∞指标相容

3.5基于特征模型的PID控制器设计

3.5.1问题描述

3.5.2PID控制器设计策略

3.5.3数值算例

3.6本章小结

第4章连续系统输出反馈PID控制

4.1引言

4.2增广积分环节的构建

4.3基于迭代算法的单指标约束控制

4.3.1极点指标

4.3.2方差指标

4.3.3H∞指标

4.4基于迭代算法的多指标约束控制

4.4.1方差和幅值指标与衰减度指标相容

4.4.2衰减度指标与H2/H∞指标相容

4.5SISO系统的PID控制器设计

4.5.1控制器设计方法

4.5.2应用算例

4.6圆形极点约束PID控制多指标优化算法

4.6.1增广系统的构建

4.6.2控制器设计策略

4.6.3数值算例

4.7本章小结

第5章离散系统输出反馈PID控制

5.1引言

5.2增广积分环节的构建

5.3基于迭代BMI算法的单指标约束控制

5.3.1极点指标

5.3.2方差指标

5.3.3H∞指标

5.4基于迭代BMI算法的多指标约束控制

5.4.1方差和极点指标相容

5.4.2极点指标与H2/H∞指标相容

5.5目标仪采样频率的确定

5.5.1目标航迹的频谱分析

5.5.2预测误差分析

5.5.3漏测点分布规律分析

5.5.4结论

5.6本章小结

第6章多指标约束变结构PID控制

6.1引言

6.2极点和方差指标约束下的变结构控制

6.2.1问题描述

6.2.2控制器线性部分设计

6.2.3控制器非线性部分设计

6.2.4应用算例

6.3状态反馈变结构PID控制器设计

6.3.1增广系统的构建

6.3.2控制器设计策略

6.3.3数值算例

6.4本章小结

第二部分满意PID控制的多项式频域理论

第7章满意PID控制的理论框架及其数学描述

7.1引言

7.2PID控制器的数学模型

7.3PID控制的基本原理

7.4满意PID控制问题的归一化处理

7.5满意PID控制的理论框架及其数学描述

7.5.1满意PID控制的理论框架

7.5.2满意PID控制的数学描述

7.6基于参数空间图解分析法的满意PID控制

7.6.1满意PID控制的参数空间图解分析法

7.6.2满意解集的求取流程

7.7本章小结

第8章期望指标集的界定及其相容性定义

8.1引言

8.2期望指标集的界定

8.2.1定常系统期望指标集的界定

8.2.2时滞系统期望指标集的界定

8.2.3随机系统期望指标集的界定

8.3期望指标集的相容性定义

8.3.1定常系统期望指标集的相容性定义

8.3.2时滞系统期望指标集的相容性定义

8.3.3随机系统期望指标集的相容性定义

8.4本章小结

第9章期望指标集相容性分析及满意解集求取策略

9.1引言

9.2边界穿越定理与D分割法思想

9.2.1边界穿越定理

9.2.2D-分割法的基本思想

9.2.3D-稳定性分析

9.3满足单项期望指标的PID控制器参数解集求取策略

9.3.1定常系统PID控制器参数解集求取策略

9.3.2时滞系统PID控制器参数解集求取策略

9.3.3随机系统PID控制器参数解集求取策略

9.4期望指标集相容性分析及满意解集求取策略

9.4.1定常系统期望指标集相容性分析及满意解集求取策略

9.4.2时滞系统期望指标集相容性分析及满意解集求取策略

9.4.3随机系统期望指标集相容性分析及满意解集求取策略

9.5满意滤波PID控制器设计策略

9.6满意PID控制器设计方法与其他方法的比较

9.7本章小结

第10章待机控制特征量指标约束下的满意PID控制

10.1引言

10.2待机控制的特征量指标及其术语

10.3待机控制的期望指标集及其命题

10.4PID控制下待机控制期望指标集的相容性定义

10.5PID控制下待机控制期望指标集的相容性分析

10.5.1矩形目的域约束下的待机控制期望指标集的相容性分析

10.5.2椭圆目的域约束下的待机控制期望指标集的相容性分析

10.6待机控制期望指标集约束下PID控制器满意解集的求取策略

10.6.1矩形目的域约束下的PID控制器满意解集求取策略

10.6.2椭圆目的域约束下的PID控制器满意解集求取策略

10.7数值算例

10.7.1矩形目的域约束下的满意待机PID控制问题

10.7.2椭圆目的域约束下的满意待机PID控制问题

10.8本章小结

参考文献

　　本书是在作者多年来对PID控制和满意控制深入研究的基础之上撰写而成的，同时吸纳了国内外许多具有代表性的最新研究成果。本书共10章，分为两大部分，第一部分主要从控制系统的时域角度出发，运用状态空间分析法，研究融合多个性能指标的满意PID控制问题；第二部分主要从控制系统的多项式频域角度出发，运用参数图解分析方法，研究多性能指标约束下的线性定常系统、时滞系统和随机系统的满意PID控制问题，以及具有随机穿越特征量指标约束的满意PID控制问题，给出了上述三类系统在PID控制下期望指标集的相容性判别方法，以及期望指标集相容时整个控制策略集的参数空间图解求取方法。　　本书全面系统地阐述了满意PID控制的基本理论和设计方法，并介绍了目前国际上PID控制研究的最新进展。全书共10章，分为两大部分，第一部分从控制系统的时域分析角度重点阐述了多指标满意PID控制设计的理论与方法；第二部分从多项式频域分析角度重点介绍了多指标的相容性分析和满意PID控制器设计的参数空间图解方法。　　本书可作为高等院校自动控制、工业自动化、电气自动化、仪表与测试、机械、动力、冶金等专业的参考用书，也可供控制系统设计工程师等相关工程技术人员阅读和参考。