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目录 1

第一章　绪言 1

1.1 大系统的基本概念 1

1.2　大系统理论和方法的特点 3

第二章　动态大系统的建模和结构分析 8

2.1　系统的模型 8

2.1.1　模型的一般概念和分类 8

2.1.2　大系统的数学模型和结构模型 9

2.2　动态大系统的数学建模 12

2.2.1　动态大系统数学模型的特点和建模基本原则 12

2.2.2　动态大系统数学建模的机理及一般步骤 13

2.3　动态大系统数学建模实例 16

2.3.1　天然气传输网络中气体流动过程的数学建模 18

2.3.2　催化裂化装置的数学建模 19

2.4　计算机在大系统数学建模中的作用 21

2.4.1　动态大系统的数字仿真 21

2.4.2　动态大系统的计算机辅助建模 25

2.5　动态大系统的结构分析 28

2.5.1　结构模型在大系统分解中的作用 28

2.5.2　输入输出可达性和结构矩阵的一般秩 31

2.5.3　结构可控性及其在确定可行控制方案中的作用 37

2.6 小结 40

习题与思考题 41

第三章　动态大系统的模型简化 43

3.1.1 动态精确性集结的形式、实质及意义 44

3.1 使用集结概念的模型简化 44

3.1.2　精确集结法 47

3.1.3　模态集结法 50

3.1.4　链式集结法 56

3.2 使用摄动概念的模型简化 62

3.2.1 正规摄动法 62

3.2.2 奇异摄动法 69

3.3 动态大系统在频域中的模型简化 79

3.3.1 帕德近似法 79

3.3.2　劳斯近似法 88

3.3.3　混合方法 92

3.4　小结 98

习题与思考题 100

4.1.1 大系统的递阶结构 103

第四章　动态大系统的递阶控制 103

4.1 大系统的递阶结构和分解-协调原理 103

4.1.2　多级递阶结构中的分解与协调 106

4.2 线性连续大系统的开环递阶控制 109

4.2.1 目标协调法 110

4.2.2　关连预估法 115

4.2.3　两种方法的应用举例和比较 119

4.3 线性连续大系统的闭环递阶控制 121

4.4 线性离散大系统的递阶控制 125

4.4.1 离散时间系统的关连预估法 126

4.4.2　离散时间系统的三级分解-协调 129

4.4.3　有时滞线性离散系统按时间方向的分解-协调 133

4.5.1 非线性非可分问题的分解与协调 137

4.5 非线性大系统的递阶控制 137

4.5.2　非线性大系统的共态预估法 142

4.6 动态大系统的时标分离控制 145

4.6.1 双时标动态大系统的控制 145

4.6.2　动态大系统按空间和时标双重分解的递阶控制 149

4.7 动态大系统的多层递阶控制 151

4.8　小结 155

习题与思考题 158

第五章　分散控制 160

5.1 分散控制的概念 160

5.1.1　集中控制与分散控制 160

5.1.2　非经典信息模式 161

5.1.3　分散控制中的最优性概念 164

5.2.1　集中控制可控性与可观测性的意义 167

5.2　分散控制中的固定模 167

5.2.2　固定模的概念和计算方法 169

5.2.3　固定模的代数特征 172

5.3 分散化镇定和分散化极点配置 177

5.3.1　分散化镇定和分散化极点配置的充要条件 177

5.3.2　分散化镇定和分散化极点配置的顺序设计 180

5.3.3　互联系统的分散化镇定 184

5.4　分散化鲁棒控制 189

5.4.1　问题的提出 189

5.4.2　对象已知时分散化鲁棒控制存在的充要条件 191

5.4.3　对象未知时分散化鲁棒控制存在的充要条件和顺序设计方法 195

5.5.1 利用参数优化的分散控制器的设计 202

5.5　分散控制系统的次优设计 202

5.5.2　利用互作用模型的分散控制 206

5.5.3 具有重叠信息集合的系统的分散控制 210

5.6　分散随机控制 217

5.6.1 一步时延和多步周期分享模式 219

5.6.2　固定结构控制器 220

5.7　小结 225

习题与思考题 227

第六章　动态大系统的稳定性、可控性和可观测性 230

6.1 组合系统的纯量李亚普诺夫稳定性分析 230

6.1.1　李亚普诺夫稳定性和M矩阵 230

6.1.2 用纯量李亚普诺夫函数分析大系统的稳定性 233

6.2 组合系统的向量李亚普诺夫稳定性分析 240

6.2.1 比较原理和向量李亚普诺夫函数 241

6.2.2　组合系统的向量李亚普诺夫稳定性分析 243

6.3　连接稳定性 247

6.3.1　连接稳定性的概念及一般分析 247

6.3.2　线性互联系统的连接稳定性分析 249

6.4 组合系统的输入输出稳定性 252

6.4.1　输入输出稳定性和小增益定理 252

6.4.2 组合系统的输入输出稳定性分析 256

6.5 组合系统的可控性和可观测性 258

6.6　小结 266

习题与思考题 268

参考文献 269