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译者前言 1

序 1

第一章　大系统导论 1

1.1　历史背景 1

目录 1

1.2　递阶结构 2

1.3　分散控制 4

1.4　本书范围 5

习题 6

2.1　概述 7

第二章　大系统建模：时域方法 7

2.2　集结法 9

2.2.1　精确集结法和模态集结法 12

2.2.2　连分式集结法 21

2.2.3　链式集结法 26

2.3　摄动法 34

2.3.1　弱耦合模型 34

2.3.2　强耦合模型 40

2.3.2.a　边界层校正 43

2.3.2.b　时标分离 44

2.3.2.c　多重建模 51

2.4　描述变量法 52

2.4.1　描述变量系统 53

2.4.2　可解性和可条件性 55

2.4.3　时不变性 57

2.4.4　正移算法 58

2.5　讨论和结论 60

习题 63

第三章　大系统建模：频域方法 68

3.1 概述 68

3.2　矩量匹配法 69

3.3　帕德近似法 74

3.4　劳斯近似法 78

3.5　连分式法 83

3.6　误差极小化法 87

3.7　混合方法和不稳定系统 90

3.7.1　帕德-模态法 91

3.7.2　帕德-劳斯法 91

3.8 多输入多输出系统的降阶 93

3.8.1　矩阵连分式法 94

3.8.2　模态-连分式法 95

3.8.3　帕德-模态法 96

3.9　频率响应的比较 98

3.10　讨论和结论 101

习题 105

第四章　大系统的递阶控制 107

4.1　概述 107

4.2　递阶结构的协调 110

4.2.1　模型协调法 111

4.2.2　目标协调法 112

4.3　连续时间系统的开环递阶控制 114

4.3.1　线性系统的二级协调 116

4.3.2　相互作用预测法 125

4.3.3 目标协调法和奇异性 134

4.3.3.a　重新表达形式1 136

4.3.3.b　重新表达形式2 137

4.4　连续时间系统的闭环递阶控制 138

4.4.1 用相互作用预测法的闭环控制 139

4.4.2　用结构摄动法的闭环控制 143

4.5　离散时间系统的递阶控制 156

4.5.1　离散时间系统的三级协调 156

4.5.2　有时滞的离散时间系统 165

4.5.2.a　k＝0的问题 166

4.5.2.b　k＝1，2，…，K－1的问题 167

4.5.2.c　k＝K的问题 168

4.5.3　相互作用预测法 170

4.5.4　结构摄动法 174

4.5.5　共态预测法 180

4.6　讨论和结论 190

习题 194

第五章　大系统的分散控制 197

5.1　概述 197

5.2　分散问题的表达方式 198

5.2.2　问题2——分散伺服机构 199

5.2.1　问题1——分散稳定化 199

5.2.3　问题3——分散随机控制 201

5.3　分散稳定化 202

5.3.1　固定多项式和固定模式 202

5.3.2　用动态补偿的稳定化 207

5.3.3　用局部状态反馈的稳定化 213

5.3.4　用多级控制的稳定化 223

5.3.5　指数稳定化 229

5.3.6　用动态递阶控制的稳定化 235

5.3.7　用局部状态反馈的一般稳定化 238

5.3.7.a　时变系统和反馈控制 238

5.3.7.b　时不变系统和反馈控制 242

5.3.7.c　时不变系统和时变反馈控制 245

5.4　分散鲁棒控制 247

5.4.1　约束和定义 248

5.4.1.a　校正控制综合约束 248

5.4.1.b　分散鲁棒控制问题 248

5.4.2　稳态跟踪增益矩阵及其计算 249

5.4.2.a　T1（i,j）的计算 250

5.4.2.b　T1（i,j,K？）的计算 250

5.4.3　分散鲁棒控制器的存在性 252

5.4.4　控制结构和算法 260

5.4.5　顺序稳定鲁棒控制器 267

5.5　分散随机控制 274

5.5.1　非分散解 274

5.5.2　分散解 275

5.5.3　连续时间系统的解 279

5.5.3.a　非分散情况 280

5.5.3.b　分散情况 281

5.6　讨论和结论 282

习题 286

6.1 概述 290

第六章　大系统的次优设计 290

6.2　线性时不变大系统的次优控制 291

6.2.1　集结法 291

6.2.2　摄动法 300

6.2.2.a　正则摄动法 300

6.2.2.b　奇异摄动法 305

6.2.2.c　多重时标法 315

6.2.3　递阶控制与分散控制法 318

6.2.3.a　用无约束极小化的最优分散控制 321

6.2.3.b　用顺序最优化的分散控制 325

6.3.1　用灵敏度法的次优控制 328

6.3　非线性大系统的次优控制 328

6.3.2　用相互作用预测法的递阶控制 336

6.3.3　用摄动和灵敏度法的次优控制 348

6.3.3.a　两点边值问题的嵌入解法 352

6.3.3.b　摄动法的一种应用 356

6.4　时滞大系统的次优控制 365

6.4.1 耦合时滞大系统的次优控制 367

6.4.2　串联时滞大系统的次优控制 380

6.4.3　非串联时滞大系统的递阶控制 386

6.5　次优费用泛函的边界 394

6.5.1　集结引起的次优性 395

6.5.2　摄动引起的次优性 397

6.5.3.a　结构摄动 400

6.5.3　递阶控制的次优性 400

6.5.3.b　拉格朗日对偶性 404

6.5.4　时滞大系统的次优性 406

6.5.5　非线性大系统的次优性 411

6.6　大系统的状态估计 414

6.7　讨论和结论 428

习题 432

第七章　大系统的结构特性 434

7.1　概述 434

7.2.1　定义和问题表述 437

7.2　李亚普诺夫稳定性方法 437

7.2.2　稳定性准则 440

7.2.3　联结稳定性 445

7.2.3.a　系统结构和摄动 445

7.2.3.b　联结稳定性准则 448

7.3　输入输出稳定性方法 453

7.3.1　问题开发和表述 453

7.3.2　输入输出稳定性准则 457

7.4　复合系统的可控性和可观测性 459

7.4.1　频域法 460

7.4.1.a　串并联系统 461

7.4.1.b　闭环复合系统 464

7.4.2　广义合成法 466

7.4.3　系统可联结性法 473

7.4.3.a　基本定义 473

7.4.3.b　可控性和可观测性的条件 477

7.5　结构可控性和可观测性 479

7.5.1　矩阵的结构和秩 480

7.5.2　结构可控性的条件 483

7.5.3　用系统可联结性的结构可控性和可观测性 488

7.6.1　线性时不变奇异摄动系统的可控性 490

7.6　奇异摄动系统的可控性 490

7.6.2　线性时变奇异摄动系统的可控性 492

7.6.3　拟线性系统的可控性 497

7.7　讨论和结论 501

7.7.1　大系统稳定性的讨论 501

7.7.2　大系统可控性和可观测性的讨论 506

习题 508

习题选解和答案 512

符号表 539

索引 542

参考文献 563