Linear Systems Theory: A Structural Decomposition Approach

این متن اولین بررسی جامع از تجزیه ساختاری انواع مختلف سیستم‌های خطی، از جمله سیستم‌های مستقل، غیراجباری یا بدون حس، کاملاً مناسب، غیر کاملاً مناسب، و توصیفگر یا سیستم‌های منفرد است. ویژگی‌های ساختاری نقش مهمی در درک سیستم‌های خطی ایفا می‌کنند و همچنین بینشی را برای تسهیل حل مشکلات کنترل مربوط به تثبیت، جداسازی اختلال، کنترل قوی و بهینه ارائه می‌دهند. کاربردها را می توان به کنترل فرآیند صنعتی، کنترل هواپیما و کشتی، کنترل اتوماسیون فرآیند، و بسیاری از انواع دیگر سیستم های مهندسی گسترش داد.

نویسندگان از یک رویکرد تجزیه ساختاری منحصر به فرد برای تجزیه یک سیستم کلی به زیرسیستم های مختلف استفاده می کنند. ، هر کدام دارای ویژگی های متمایز هستند. سادگی این زیرسیستم‌ها و اتصالات متقابل آنها منجر به بینش عمیقی در مورد طراحی سیستم‌های کنترل بازخورد برای عملکرد حلقه بسته، پایداری و استحکام می‌شود. تمام نتایج و مطالعات موردی در هر دو تنظیمات زمان پیوسته و گسسته ارائه شده است. تمرین‌ها، و همچنین الگوریتم‌های محاسباتی و طراحی مبتنی بر MATLAB با استفاده از دستگاه ابزار سیستم‌های خطی، برای تقویت و نشان دادن مفاهیم مورد بررسی در سراسر کتاب گنجانده شده‌اند.

موضوعات تحت پوشش عبارتند از: /P>

* مفاهیم اساسی تئوری سیستم های خطی

* تجزیه سیستم های غیر اجباری و/یا بدون حس، سیستم های مناسب و ویژگی های آنها

* تجزیه سیستم های توصیفگر و ویژگی های آنها

* فاکتورسازی های آبشاری و درونی- بیرونی

* تخصیص ساختاری از طریق انتخاب حسگر/محرک

* کنترل بازخورد حالت با زمان- مقیاس و تکلیف ساختار ویژه

* جداسازی اغتشاش با بازخورد خروجی استاتیک

نظریه سیستم های خطی ممکن است به عنوان یک کتاب درسی برای دانشجویان پیشرفته در مقطع کارشناسی و کارشناسی ارشد در رشته هوانوردی و فضانوردی، ریاضیات کاربردی، مهندسی شیمی، برق و مکانیک. همچنین ممکن است به عنوان یک مرجع ارزشمند خود مطالعه برای محققان و متخصصان مهندسی در زمینه‌های مرتبط با سیستم‌ها و نظریه کنترل باشد.

This text is the first comprehensive treatment of structural decompositions of various types of linear systems, including autonomous, unforced or unsensed, strictly proper, non-strictly proper, and descriptor or singular systems. Structural properties play an important role in the understanding of linear systems and also provide insight to facilitate the solution of control problems related to stabilization, disturbance decoupling, robust and optimal control. Applications can be extended to industrial process control, aircraft and ship control, process automation control, and many other types of engineering systems.

The authors employ a unique structural decomposition approach to break down an overall system into various subsystems, each with distinct features. The simplicity of these subsystems and their interconnections lead to deep insight about the design of feedback control systems for desired closed-loop performance, stability, and robustness. All results and case studies are presented in both continuous- and discrete-time settings. Exercises, as well as MATLAB-based computational and design algorithms utilizing the Linear Systems Toolkit, are included to reinforce and demonstrate the concepts treated throughout the book.

Topics covered include:

* Basic Concepts of Linear Systems Theory

* Decomposition of Unforced and/or Unsensed Systems, Proper Systems and their Properties

* Decomposition of Descriptor Systems and their Properties

* Cascade and Inner-Outer Factorizations

* Structural Assignment through Sensor/Actuator Selections

* State Feedback Control with Time-Scale and Eigenstructure Assignment

* Disturbance Decoupling with Static Output Feedback

Linear Systems Theory may be used as a textbook for advanced undergraduate and graduate students in aeronautics and astronautics, applied mathematics, chemical, electrical and mechanical engineering. It may also serve as a valuable self-study reference for researchers and engineering practitioners in areas related to systems and control theory.