Controller Design for Distributed Parameter Systems

ویرایش: 1st ed. 
نویسندگان: Kirsten A. Morris  
سری: Communications and Control Engineering 
ISBN (شابک) : 9783030349486, 9783030349493 
ناشر: Springer International Publishing;Springer 
سال نشر: 2020 
تعداد صفحات: 295 
زبان: English 
فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود) 
حجم فایل: 6 مگابایت 

قیمت کتاب (تومان) : 86,000



این کتاب به طراحی کنترل‌کننده و برآوردگر برای سیستم‌هایی می‌پردازد که هم از نظر مکانی و هم از نظر زمانی متفاوت هستند: سیستم‌هایی مانند جریان سیال، نویز صوتی و ساختارهای انعطاف‌پذیر. این شامل پوشش انتخاب و قرار دادن محرک‌ها و حسگرها برای چنین سیستم‌هایی با پارامترهای توزیع‌شده است.

مدل‌های سیستم‌های پارامتر توزیع‌شده معادلات دیفرانسیل معمولی/جزئی هستند. تقریب معادلات حاکم، اغلب با مرتبه بسیار بالا، مورد نیاز است و این امر هم طراحی کنترلر و هم بهینه سازی مکان های سخت افزاری را پیچیده می کند.

سیستم کنترل و عملکرد برآوردگر نه تنها به طراحی کنترل کننده/برآورنده بستگی دارد، بلکه به طراحی کنترل کننده/برآورنده نیز بستگی دارد. در محل سخت افزار برای کمک به خواننده در انتخاب بهترین مکان برای محرک‌ها و حسگرها، تحلیل ارائه شده در این کتاب بسیار مهم است، زیرا نه شهود و نه آزمون و خطا بی‌خطا نیستند، به خصوص در مواردی که چندین سنسور و محرک مورد نیاز است، و جابجایی سخت‌افزار می‌تواند دشوار و پرهزینه باشد. . رویکرد مکاترونیک مورد حمایت، که در آن طراحی کنترلر با مکان محرک ادغام می شود، می تواند منجر به عملکرد بهتر بدون افزایش هزینه شود. به طور مشابه، تخمین بهتری را می توان با سنسورهایی که به دقت قرار داده شده اند به دست آورد. این متن نشان می‌دهد که چگونه قرارگیری سخت‌افزار مناسب بسته به اینکه آیا اختلال وجود دارد، آیا پاسخ باید به شرایط اولیه کاهش یابد یا اینکه قابلیت کنترل و/یا مشاهده‌پذیری باید بهینه شود، متفاوت است.

این کتاب برای افراد غیرمتخصص علاقه مند به طراحی کنترل کننده های یادگیری برای سیستم های پارامتر توزیع شده است و مطالب ارائه شده برای آموزش دانش آموزان استفاده شده است. تئوری سیستم های پایه مربوطه ارائه شده و با توصیف سنتز کنترل کننده با استفاده از تقریب های یکپارچه دنبال می شود. الگوریتم‌های عددی مفید برای اجرای کارآمد در سیستم‌های مهندسی واقعی و چالش‌های محاسباتی عملی نیز شرح و بحث شده‌اند.

This book addresses controller and estimator design for systems that vary both spatially and in time: systems like fluid flow, acoustic noise and flexible structures. It includes coverage of the selection and placement of actuators and sensors for such distributed-parameter systems.

The models for distributed parameter systems are coupled ordinary/partial differential equations. Approximations to the governing equations, often of very high order, are required and this complicates both controller design and optimization of the hardware locations.

Control system and estimator performance depends not only on the controller/estimator design but also on the location of the hardware. In helping the reader choose the best location for actuators and sensors, the analysis provided in this book is crucial because neither intuition nor trial-and-error is foolproof, especially where multiple sensors and actuators are required, and moving hardware can be difficult and costly. The mechatronic approach advocated, in which controller design is integrated with actuator location, can lead to better performance without increased cost. Similarly, better estimation can be obtained with carefully placed sensors. The text shows how proper hardware placement varies depending on whether, disturbances are present, whether the response should be reduced to an initial condition or whether controllability and/or observability have to be optimized.

This book is aimed at non-specialists interested in learning controller design for distributed-parameter systems and the material presented has been used for student teaching. The relevant basic systems theory is presented and followed by a description of controller synthesis using lumped approximations. Numerical algorithms useful for efficient implementation in real engineering systems and practical computational challenges are also described and discussed.

Front Matter ....Pages i-xii
 Introduction  (Kirsten A. Morris)....Pages 1-11
 Infinite-Dimensional Systems Theory  (Kirsten A. Morris)....Pages 13-69
 Dynamics and Stability  (Kirsten A. Morris)....Pages 71-102
 Optimal Linear-Quadratic Controller Design  (Kirsten A. Morris)....Pages 103-153
 Disturbances  (Kirsten A. Morris)....Pages 155-190
 Estimation  (Kirsten A. Morris)....Pages 191-218
 Output Feedback Controller Design  (Kirsten A. Morris)....Pages 219-252
Back Matter ....Pages 253-287