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基於MATLAB\Simulink的嵌入式魯棒控制系統設計/電子與嵌入式系統設計譯叢

  • 作者：(保)佩特科·H.佩特科夫//索尼奧·N.斯拉沃夫//喬丹·K.克拉列夫|責編:趙亮宇|譯者:王占山//田羽鋒//鄭碧波
  • 出版社：機械工業
  • ISBN：9787111736752
  • 出版日期：2023/11/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：416
人民幣：RMB 149 元      售價：元
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內容大鋼
    魯棒控制理論可以在系統發生變化時保持系統的穩定性和性能。這種技術的應用對於可靠的嵌入式系統非常重要，並使無人機和其他具有複雜嵌入式控制器的自治系統變得相對普遍。
    本書的目的是借助MATLAB和Simulink，從理論和實踐兩方面介紹嵌入式魯棒控制系統的設計和實現，涵蓋適用於實際實施的方法，並結合控制系統設計和電腦工程方面的知識來描述整個設計過程。
    書中在介紹完嵌入式控制系統、系統建模、性能要求和設計限制，以及控制器設計等必要的基礎知識后，深入探討3個延伸案例研究：兩水箱作為被控對象的嵌入式控制、微型直升機的魯棒控制和兩輪機器人的魯棒控制。雖然這些案例都來自運動控制領域，但本書也可用於其他領域。閱讀這本書需要具備一定的線性控制理論知識，並且需要了解C程序設計。但為了使初學者能夠閱讀本書，作者避免了複雜的數學證明和大量的電腦架構技術細節。書中所示示例和案例研究中涉及的程序都可以從機工新閱讀網站免費下載，以幫助你理解嵌入式控制系統分析和設計中出現的不同問題。
作者介紹
(保)佩特科·H.佩特科夫//索尼奧·N.斯拉沃夫//喬丹·K.克拉列夫|責編:趙亮宇|譯者:王占山//田羽鋒//鄭碧波
目錄
譯者序
前言
第1章  嵌入式控制系統
  1.1  引言
  1.2  嵌入式控制系統的結構和組成
    1.2.1  典型框圖
    1.2.2  A/D和D/A轉換
    1.2.3  感測器
    1.2.4  執行器
    1.2.5  處理器
    1.2.6  軟體
  1.3  採樣和混疊
  1.4  定點運算
    1.4.1  定點數
    1.4.2  縮放
    1.4.3  範圍和精度
    1.4.4  定點算術運算
  1.5  浮點運算
    1.5.1  浮點數
    1.5.2  IEEE運算
    1.5.3  浮點算術運算
  1.6  量化效應
    1.6.1  截斷和舍入
    1.6.2  A/D轉換中的量化誤差
  1.7  設計階段
    1.7.1  控制器設計
    1.7.2  閉環系統模擬
    1.7.3  嵌入式代碼生成
  1.8  硬體配置
    1.8.1  微處理架構
    1.8.2  硬體描述語言
    1.8.3  模塊級開發
    1.8.4  系統級開發
  1.9  軟體配置
    1.9.1  板級支持包
    1.9.2  應用程序介面
    1.9.3  代碼生成
    1.9.4  代碼驗證
  1.10  註釋和參考文獻
第2章  系統建模
  2.1  被控對象建模
  2.2  線性化
    2.2.1  解析線性化
    2.2.2  符號線性化
    2.2.3  數值線性化
  2.3  離散化
    2.3.1  離散時間模型
    2.3.2  離散時間頻率響應
    2.3.3  連續時間模型的離散化
    2.3.4  時滯系統的離散化

    2.3.5  採樣周期的選擇
    2.3.6  非線性模型的離散化
  2.4  隨機建模
    2.4.1  隨機線性系統
    2.4.2  隨機模型的離散化
    2.4.3  最優估計
  2.5  被控對象辨識
    2.5.1  黑箱模型辨識
    2.5.2  灰箱模型辨識
  2.6  不確定性建模
    2.6.1  結構化不確定性模型
    2.6.2  LFT表示的不確定性模型
    2.6.3  從Simulink模型導出不確定性狀態空間模型
    2.6.4  非結構化不確定性模型
    2.6.5  混合不確定性模型
    2.6.6  不確定性模型的離散化
    2.6.7  通過辨識得出不確定性模型
  2.7  感測器建模
    2.7.1  Allan方差
    2.7.2  隨機陀螺模型
    2.7.3  隨機加速計模型
    2.7.4  感測器數據濾波
  2.8  註釋和參考文獻
第3章  性能要求和設計限制
  3.1  SISO閉環系統
  3.2  SISO系統性能指標
    3.2.1  時域指標
    3.2.2  頻域指標
  3.3  SISO系統設計中的折中
    3.3.1  對S和T的限制
    3.3.2  右半平面極點和零點
    3.3.3  時滯引起的限制
    3.3.4  測量雜訊引起的限制
    3.3.5  干擾引起的限制
    3.3.6  控製作用引起的限制
    3.3.7  模型誤差引起的限制
  3.4  MIMO閉環系統
  3.5  MIMO系統的性能指標
    3.5.1  使用奇異值進行性能分析
    3.5.2  系統的H∞范數
    3.5.3  Hankel范數
  3.6  MIMO系統設計中的折中
    3.6.1  干擾抑制
    3.6.2  雜訊抑制
    3.6.3  模型誤差
  3.7  不確定性系統
  3.8  魯棒穩定性分析
    3.8.1  非結構化不確定性
    3.8.2  結構化奇異值
    3.8.3  使用μ進行魯棒穩定性分析

  3.9  魯棒性能分析
    3.9.1  使用μ進行魯棒性能分析
    3.9.2  最壞情況下的增益
    3.9.3  最壞情況下的裕度
  3.10  魯棒性分析中的數值問題
  3.11  註釋和參考文獻
第4章  控制器設計
  4.1  PID控制器
  4.2  帶積分作用的LQG控制器
    4.2.1  離散時間LQG控制器
    4.2.2  有色測量雜訊
    4.2.3  帶偏置補償的LQG控制器
  4.3  帶H∞濾波器的LQ調節器
    4.3.1  離散時間H∞濾波器
    4.3.2  帶偏置補償的H∞濾波器
  4.4  H∞設計
    4.4.1  H∞設計問題
    4.4.2  混合靈敏度H∞控制
    4.4.3  二自由度控制器
    4.4.4  H∞設計中的數值問題
  4.5  μ綜合
    4.5.1  μ綜合問題
    4.5.2  用μ的上界替換μ
    4.5.3  DK迭代
    4.5.4  μ綜合中的數值問題
  4.6  控制器比較
  4.7  HIL模擬
  4.8  註釋和參考文獻
第5章  案例研究1：水箱物理模型的嵌入式控制
  5.1  嵌入式控制系統的硬體配置
    5.1.1  水箱
    5.1.2  ArduinoMega2560
    5.1.3  分壓器
    5.1.4  繼電器塊
  5.2  被控對象辨識
  5.3  LQR和LQG控制器設計
  5.4  H∞控制器設計
  5.5  實驗評估
  5.6  註釋和參考文獻
第6章  案例研究2：微型直升機的魯棒控制
  6.1  直升機模型
    6.1.1  非線性直升機模型
    6.1.2  線性化模型
    6.1.3  不確定性模型
  6.2  姿態控制器的μ綜合
    6.2.1  性能要求
    6.2.2  控制器設計
    6.2.3  頻率響應
    6.2.4  線性系統的暫態響應
    6.2.5  位置控制器設計

  6.3  HIL模擬
    6.3.1  非線性系統模擬
    6.3.2  HIL模擬設置
    6.3.3  HIL模擬結果
  6.4  註釋和參考文獻
第7章  案例研究3：兩輪機器人的魯棒控制
  7.1  機器人描述
  7.2  機器人模型的閉環辨識
    7.2.1  從u到φ的動態模型
    7.2.2  從φ到θ的動態模型
    7.2.3  偏航運動的動態模型
  7.3  不確定性模型的推導
    7.3.1  基於信號的不確定性表示
    7.3.2  輸入乘性不確定性表示
  7.4  LQG控制器設計
  7.5  μ控制器設計
  7.6  設計控制器的比較
  7.7  實驗評估
  7.8  註釋和參考文獻
附錄A  矩陣分析基礎
附錄B  線性系統理論基礎
附錄C  隨機過程
附錄D  線性模型辨識
附錄E  IMU與目標微控制器的介面
附錄F  用霍爾編碼器測量角速度
參考文獻

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