Stabilizing and Optimizing Control for Time-Delay Systems

ویرایش: 1st ed. 
نویسندگان: Wook Hyun Kwon. PooGyeon Park  
سری: Communications and Control Engineering 
ISBN (شابک) : 9783319927039, 9783319927046 
ناشر: Springer International Publishing 
سال نشر: 2019 
تعداد صفحات: 431 
زبان: English 
فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود) 
حجم فایل: 5 مگابایت 

قیمت کتاب (تومان) : 30,000



تثبیت و بهینه سازی کنترل برای سیستم های تاخیر زمانی سه دسته مهم از کنترل های تثبیت کننده را برای سیستم های تاخیر زمانی معرفی می کند: غیر بهینه (بدون معیارهای عملکرد). غیر بهینه (از جمله هزینه های تضمین شده)؛ و کنترل های بهینه هر کلاس با جزئیات مورد بررسی قرار می گیرد و از نظر ساختارهای کنترل قبلی مقایسه می شود. سیستم های با تاخیر حالت و ورودی در نظر گرفته می شوند. این کتاب یک چارچوب ریاضی یکپارچه با نمادهای مشترک در سراسر استفاده می‌کند.

کنترل‌های افق عقب‌نشینی یا مدل‌سازی پیش‌بینی‌کننده، درجه دوم خطی (LQ)، خطی-مربع-گاوسی و H∞ برای سیستم‌های تاخیر زمانی به عنوان بهینه انتخاب شده‌اند. کنترل های تثبیت کننده یکنواختی هزینه به منظور تضمین پایداری مجانبی سیستم‌های حلقه بسته که با چنین کنترل‌هایی کار می‌کنند بررسی می‌شود.

نویسندگان از کنترل‌های LQ و H∞ تضمین‌شده به‌عنوان زیر نماینده استفاده می‌کنند. -روش های بهینه اینها با ساختارهای کنترلی از پیش تعیین شده و مرزهای بالایی مشخص از معیارهای عملکرد به دست می آیند. کنترل های تثبیت کننده غیربهینه با ساختارهای کنترلی از پیش تعیین شده اما بدون معیار عملکرد به دست می آیند. نابرابری های اخیرا توسعه یافته برای به دست آوردن نتایج کمتر محافظه کارانه مورد سوء استفاده قرار می گیرند.

برای تسهیل محاسبات، نویسندگان از نابرابری های ماتریس خطی برای نشان دادن ماتریس های بهره برای کنترل های تثبیت کننده غیر بهینه و زیر بهینه و همه شرایط اولیه جفت استفاده می کنند. معادلات دیفرانسیل ریکاتی کنترل های تثبیت کننده بهینه مثال‌های عددی همراه با کدهای MATLAB (قابل دانلود از http://extras.springer.com/) ارائه شده‌اند تا به خوانندگان راهنمایی در کار با کنترل‌های بهینه و غیربهینه‌تر دشوارتر ارائه شود.

محققان دانشگاهی در حال مطالعه کنترل انواع مختلف هستند. از فرآیندهای واقعی در شیمی، زیست شناسی، حمل و نقل، شبکه های ارتباطی دیجیتال و سیستم های مکانیکی که در معرض تاخیر زمانی هستند، نتایج ارائه شده در تثبیت و بهینه سازی کنترل برای سیستم های تاخیر زمانی در کار آنها مفید خواهد بود. . پزشکانی که در بخش‌های مرتبط صنعت کار می‌کنند، این کتاب را برای توسعه سیستم‌های کنترل دنیای واقعی برای بسیاری از فرآیندهای تاخیر زمانی که با آن مواجه می‌شوند، مفید می‌دانند.

Stabilizing and Optimizing Control for Time-Delay Systems introduces three important classes of stabilizing controls for time-delay systems: non-optimal (without performance criteria); suboptimal (including guaranteed costs); and optimal controls. Each class is treated in detail and compared in terms of prior control structures. State- and input-delayed systems are considered. The book provides a unified mathematical framework with common notation being used throughout.

Receding-horizon, or model predictive, linear quadratic (LQ), linear-quadratic-Gaussian and H∞ controls for time-delay systems are chosen as optimal stabilizing controls. Cost monotonicity is investigated in order to guarantee the asymptotic stability of closed-loop systems operating with such controls.

The authors use guaranteed LQ and H∞ controls as representative sub-optimal methods; these are obtained with pre-determined control structures and certain upper bounds of performance criteria. Non-optimal stabilizing controls are obtained with predetermined control structures but with no performance criteria. Recently developed inequalities are exploited to obtain less conservative results.

To facilitate computation, the authors use linear matrix inequalities to represent gain matrices for non-optimal and sub-optimal stabilizing controls, and all the initial conditions of coupled differential Riccati equations of optimal stabilizing controls. Numerical examples are provided with MATLAB® codes (downloadable from http://extras.springer.com/) to give readers guidance in working with more difficult optimal and suboptimal controls.

Academic researchers studying control of a variety of real processes in chemistry, biology, transportation, digital communication networks and mechanical systems that are subject to time delays will find the results presented in Stabilizing and Optimizing Control for Time-Delay Systems to be helpful in their work. Practitioners working in related sectors of industry will also find this book to be of use in developing real-world control systems for the many time-delayed processes they encounter.

Front Matter ....Pages i-xvii
 Introduction   (Wook Hyun Kwon, PooGyeon Park)....Pages 1-26
 Stability of Time-Delay Systems  (Wook Hyun Kwon, PooGyeon Park)....Pages 27-63
 State Feedback Stabilizing Controls  (Wook Hyun Kwon, PooGyeon Park)....Pages 65-93
 Output Feedback Stabilizing Controls   (Wook Hyun Kwon, PooGyeon Park)....Pages 95-132
 Guaranteed Cost Controls  (Wook Hyun Kwon, PooGyeon Park)....Pages 133-185
 LQ Optimal Controls  (Wook Hyun Kwon, PooGyeon Park)....Pages 187-264
 LQG Optimal Controls  (Wook Hyun Kwon, PooGyeon Park)....Pages 265-318
 \(\mathcal {H}_\infty \) Optimal Controls  (Wook Hyun Kwon, PooGyeon Park)....Pages 319-387
Back Matter ....Pages 389-425