通信约束网络化系统的性能分析与控制

本书系统地阐述了通信约束下网络化控制系统的性能极限分析与最优控制问题处理方法。主要内容包括：信道输入功率约束下网络化控制系统的跟踪性能极限；数据丢包及高斯噪声约束下网络化控制系统的跟踪性能极限；离散网络控制系统的跟踪与调节性能极限；高斯噪声、数据丢包及输入扰动约束下网络化控制系统的稳定性；输入输出维数不一致情形下网络化控制系统的跟踪性能极限；信道输入功率约束下线性时不变系统的性能极限；量化及数据丢包约束下网络化控制系统的跟踪与调节性能极限；有限带宽及衰落信道下网络化控制系统的跟踪性能极限；非零均值信道噪声及数据丢包约束下网络化控制系统的跟踪性能极限。

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 控制系统的性能极限研究 2
1.2.1 性能极限研究中的相关概念 2
1.2.2 积分关系 5
1.2.3 设计极限和灵敏度界 8
1.2.4 伯德增益和相角关系 10
1.2.5 控制系统的结构 11
1.2.6 频域及H∞型性能极限 11
1.2.7 控制系统的跟踪性能极限 12
1.3 网络化控制系统的基本问题 14
1.3.1 通信网络基本参数问题 14
1.3.2 通信网络诱导参数问题 17
1.3.3 通信网络结构参数问题 20
1.4 网络化控制系统的性能极限研究 22
1.5 本书主要内容 24
参考文献 26
第2章 预备知识 35
2.1 引言 35
2.2 符号说明与基本概念 35
2.3 传递函数矩阵分解及若干法则 37
2.3.1 互质分解 37
2.3.2 多输入多输出对象传递函数的若干法则 38
2.4 镇定控制器的参数化 39
2.4.1 镇定控制器的存在性 40
2.4.2 对偶性和特殊问题 42
2.4.3 所有镇定控制器的参数化 48
2.4.4 控制器参数化结构 59
2.4.5 闭环传递函数矩阵 61
2.4.6 通过互质因式分解的Youla参数化 62
2.5 全通分解和内外分解 66
2.5.1 全通分解 66
2.5.2 内外分解 67
2.6 若干引理 68
2.7 本章小结 70
参考文献 70
第3章 信道输入功率约束下网络化控制系统的跟踪性能极限 72
3.1 引言 72
3.2 反馈通道存在高斯噪声的系统跟踪性能极限 73
3.2.1 问题描述 73
3.2.2 主要结果 74
3.3 带有输入扰动及反馈通道噪声的系统跟踪性能极限 79
3.3.1 问题描述 79
3.3.2 主要结果 79
3.4 数值仿真 83
3.5 本章小结 85
参考文献 85
第4章 数据丢包及高斯噪声约束下网络化控制系统的跟踪性能极限 87
4.1 引言 87
4.2 数据丢包及高斯噪声约束下单反馈网络化控制系统的跟踪性能极限 87
4.2.1 问题描述 87
4.2.2 主要结果 88
4.3 数据丢包及高斯噪声约束下双自由度控制器网络化控制系统的跟踪性能极限 95
4.3.1 问题描述 95
4.3.2 主要结果 96
4.4 数值仿真 98
4.4.1 网络化线性双自由度汽车控制系统 98
4.4.2 多输入多输出网络化控制系统 100
4.5 本章小结 102
参考文献 102
第5章 离散网络化控制系统的跟踪与调节性能极限 104
5.1 引言 104
5.2 信道输入功率约束下离散网络化控制系统的跟踪性能极限 104
5.2.1 问题描述 104
5.2.2 主要结果 107
5.3 控制输入能量约束下离散网络化控制系统的调节性能极限 114
5.3.1 问题描述 114
5.3.2 主要结果 115
5.4 数值仿真 117
5.5 本章小结 118
第6章 高斯噪声、数据丢包及输入扰动约束下网络化控制系统的稳定性 119
6.1 引言 119
6.2 高斯噪声及数据丢包约束下镇定系统的最小信噪比 120
6.2.1 问题描述 120
6.2.2 主要结果 120
6.3 输入扰动及数据丢包约束下镇定系统的最小信噪比 126
6.3.1 问题描述 126
6.3.2 主要结果 126
6.4 数值仿真 129
6.5 本章小结 130
参考文献 131
第7章 输入输出维数不一致情形下网络化控制系统的跟踪性能极限 132
7.1 引言 132
7.2 数据丢包和控制输入能量约束下单输入多输出系统最优跟踪误差估计 133
7.2.1 问题描述 133
7.2.2 主要结果 134
7.3 输入扰动和高斯噪声约束下非方阵型被控对象的跟踪性能极限 141
7.3.1 问题描述 141
7.3.2 主要结果 143
7.4 数值仿真 148
7.4.1 单输入多输出网络化控制系统 148
7.4.2 非方阵被控对象网络化控制系统 151
7.5 本章小结 153
参考文献 153
第8章 信道输入功率约束下线性时不变系统的性能极限 155
8.1 引言 155
8.2 控制输入能量和信道输入功率约束下线性时不变系统的权衡性能极限 156
8.2.1 问题描述 156
8.2.2 主要结果 157
8.3 基于信噪比约束信道的网络化控制系统可达性能极限 167
8.3.1 问题描述 167
8.3.2 主要结果 168
8.4 数值仿真 176
8.4.1 线性时不变网络化控制系统 176
8.4.2 信噪比约束下网络化控制系统 179
8.5 本章小结 181
参考文献 182
第9章 量化及数据丢包约束下网络化控制系统的跟踪与调节性能极限 184
9.1 引言 184
9.2 量化输出和数据丢包约束下网络化控制系统的跟踪性能极限 185
9.2.1 问题描述 185
9.2.2 主要结果 188
9.3 量化输入和数据丢包约束下网络化控制系统的跟踪性能极限 194
9.3.1 问题描述 194
9.3.2 主要结果 195
9.4 量化输入和数据丢包约束下网络化控制系统的调节性能极限 199
9.4.1 问题描述 199
9.4.2 主要结果 200
9.5 数值仿真 203
9.6 本章小结 205
参考文献 206
第10章 有限带宽及衰落信道下网络化控制系统的跟踪性能极限 208
10.1 引言 208
10.2 衰落信道下网络化控制系统的跟踪性能极限 209
10.2.1 问题描述 209
10.2.2 主要结果 210
10.3 有限带宽衰落信道下网络化控制系统的跟踪性能极限 215
10.3.1 问题描述 215
10.3.2 主要结果 215
10.4 数值仿真 224
10.5 本章小结 225
参考文献 225
第11章 非零均值信道噪声及数据丢包约束下网络化控制系统的跟踪性能极限 227
11.1 引言 227
11.2 单自由度控制器网络化控制系统的跟踪性能极限 228
11.2.1 问题描述 228
11.2.2 主要结果 229
11.3 双自由度控制器网络化控制系统的跟踪性能极限 236
11.3.1 问题描述 236
11.3.2 主要结果 237
11.4 数值仿真 242
11.4.1 多输入多输出网络化控制系统 242
11.4.2 一般倒立摆系统 244
11.5 本章小结 246
参考文献 246