[PYTHON] Die Welt der Bücher der Steuerungstechnik

Hallo.

Watawatavoltage. In diesem Artikel möchte ich über die Welt der Bücher zum Thema Steuerungstechnik schreiben. Dieser Artikel ist eine Art von Artikel, der von Zeit zu Zeit aktualisiert wird, anstatt in einem abgeschlossenen Zustand veröffentlicht zu werden. In "Einführung" werde ich erklären, warum ich einen solchen Artikel schreibe. Wenn Sie ein Buch schreiben, das wir im Kommentarbereich vorstellen sollen, werden wir es nach Bedarf wiedergeben. Vielen Dank für Ihre Mitarbeit.

Einführung

Hast du keine solche Erfahrung?

――Ich kenne das Buch dieser Kontrolle nicht! !! ――Warum ist diese Formel so! !! ――Der Professor sagte: "Suchen Sie nach XX-Kontrolle", aber wo schreiben Sie es? !! ――Wo wurde diese Zeremonie geschrieben? ?? ――Ist es ein empfohlenes Buch für die runde Vorlesung? ?? ――Ich möchte aus dem Programm verstehen ~~ »Kann ich dieses Buch kaufen?

Ich denke, dass solche Dinge kein Ende haben (ich werde jederzeit Bulletins hinzufügen. Ich werde es im Kommentarbereich akzeptieren).

Ich habe das oben genannte immer erlebt.

Daher wird der folgende Wunsch geboren.

"Wenn Sie Fragen haben, wie viele Seiten dieses Lehrbuchs sollte ich mir ansehen?"

Ich denke, es gibt Dinge wie "es ist wichtig nachzuschauen", "die Idee, dass Sie diese Fähigkeit nicht haben", "tatsächlich hat dieser Lehrer diese Fähigkeit" und "kaufen Sie keine Bücher, denken Sie selbst".

Es wurde jedoch abgelehnt, weil es schwierig war. Ich denke vielmehr, dass es notwendig ist, eine Karte (die Welt der Bücher der Steuerungstechnik) zu schreiben, die viele Lehrbücher der Steuerungstechnik für jedes Feld genau klassifiziert und organisiert und was geschrieben und was nicht geschrieben wird.

Aus meiner Erfahrung denke ich, dass viele Leute im Bereich Steuerungstechnik ziemlich schlau sind.

Daher denke ich, dass es eine Meinung gibt, dass eine solche Karte nicht notwendig ist, aber andererseits denke ich, dass es wichtig ist, die Schwelle für Kontrollanfänger und Gelegenheitskontrollpersonen zu senken.

Zunächst möchte ich eine Karte über klassische Steuerung und moderne Steuerung erstellen.

Die Welt der Bücher zum Thema "klassische Kontrolle / moderne Kontrolle"

Zunächst möchte ich mit diesem Buch beginnen, das heutzutage ein heißes Thema ist.

Einführung in die Steuerungstechnik mit Python

** Buchinhalt **

Es ist sanft und umfassend von der klassischen Steuerung bis zu den Grundlagen der modernen Steuerung geschrieben. Empfohlen für Kontrollanfänger. Es handhabt auch erweiterte Steuerungen wie robuste Steuerung und digitale Steuerung. Viele der bisherigen Kontrolllehrbücher können zusammen mit dem Quellcode von MATLAB erlernt werden. Auf der anderen Seite können Sie in diesem Buch, wie der Titel schon sagt, Steuerungstechnik mit Python, einer der Programmiersprachen, studieren. Außerdem erkläre ich die Steuerung, während ich niedliche Mädchenfiguren verwebe. Solche Bücher über Steuerungstechnik gab es noch nie und sie sind frisch.

** Eindrücke der Watawata-Spannung **

• Python ist eine der vielen künstlichen Programmiersprachen, die in Bereichen verwendet werden, die sich auf maschinelles Lernen konzentrieren. Menschen, die immer maschinelles Lernen anwenden, können die Steuerungstechnik sofort einsetzen. Python kann kostenlos verwendet werden, sodass Sie schnell Beispiele für die Steuerungstechnik ausprobieren können, ohne kostenpflichtige Software wie MATLAB kaufen zu müssen.
• Ich habe noch nie eine Erklärung der Steuerungstechnik mit Mädchen- oder Moe-Charakteren gesehen. Dies ist ein Gerät, um die Hürde der Steuerungstechnik zu verringern. ――Durch die Verwendung vieler Erklärungen von Moe-Zeichen und visuellen Grundlagen ist der Inhalt der Steuerungstechnik dünner als in anderen Büchern (viele Teile werden weggelassen). Die wichtigsten Punkte werden jedoch klar erläutert, was für das Verständnis der Steuerungstechnik ausreicht. Darüber hinaus werden auf der Website von Minami-sensei die ausgelassenen Teile klar angegeben und Sie können sofort mit anderen Büchern lernen. Sie können auch aus dem Video der Steuerungstechnik als Herr Minami selbst Steuerungssystem Youtuber lernen. --Watawatavoltage glaubt, dass die Möglichkeiten von Python x Moe Chara x Control Engineering endlos sind. Es ist auch ein Wendepunkt in der Steuerungsbranche, und wenn dieser Trend gut genutzt wird, ist dies eine großartige Gelegenheit, die Steuerungstechnik auf junge Menschen in ganz Japan auszudehnen. watawatavoltage will diesem Trend ebenfalls aktiv folgen.

** Inhalt dieses Handbuchs ** Kapitel 1 Was ist Kontrolle? 1.1 Kontrolle um dich herum 1.2 Rückkopplungskontrolle 1.3 Rolle der Steuerungstechnik 1.4 Überblick über dieses Handbuch

Kapitel 2 Python-Grundlagen 2.1 Aufbau einer Python-Umgebung 2.2 Verwendung von Jupyter Notebook 2.3 Python-Grundlagen 2.4 In diesem Handbuch verwendete Module

Kapitel 3 Modell zur Steuerung 3.1 Darstellung des dynamischen Systems 3.2 Funktionsmodell übertragen 3.3 Zustandsraummodell 3.4 Blockschaltbild

Kapitel 4 Verhalten kontrollierter Objekte 4.1 Zeitverhalten 4.2 Zeitverhalten des Zustandsraummodells 4.3 Stabilität 4.4 Beziehung zwischen Polen und Verhalten 4.5 Frequenzgang

Kapitel 5 Entwurf des Steuerungssystems mit Schwerpunkt auf dem geschlossenen Regelkreis 5.1 Konstruktionsspezifikationen für Systeme mit geschlossenem Regelkreis 5.2 PID-Regelung 5.3 2 Freiheitsgradkontrolle 5.4 Verstärkung durch die Grenzempfindlichkeitsmethode 5.5 Verstärkung durch Modellanpassungsmethode 5.6 Statusrückmeldungssteuerung

Kapitel 6 Entwurf des Steuerungssystems mit Schwerpunkt auf dem System mit offenem Regelkreis 6.1 Konstruktionsspezifikationen für Open-Loop-Systeme 6.2 PID-Regelung 6.3 Phasenvorlauf- / Nachlaufkompensation

Kapitel 7 Erweitertes Steuerungssystemdesign 7.1 Ausgangsrückkopplungsregelung mit einem Beobachter 7.2 Robuste Kontrolle 7.3 Digitale Montage

Anhang Mathe-Ergänzung A.1 Komplexe Nummer A.2 Laplace-Konvertierung A.3 Matrixeigenwerte und Eigenvektoren

Als nächstes kommt dieses Buch

Einführung in die Feedback-Kontrolle

** Buchinhalt **

Dieses Buch ist die königliche Straßenbibel der klassischen Kontrolle. Es wird für diejenigen empfohlen, die neu in der Kontrolle sind und die Kontrolle studieren, sowie für diejenigen, die die PID-Kontrolle in einem Unternehmen verwenden. Es erklärt, was Kontrolle ist und wie wichtig die Rückkopplungskontrolle ist. Darüber hinaus ist es aufgrund der mathematischen Formeln verschiedener dynamischer Systeme leicht, eine Vorstellung davon zu bekommen, auf welche Steuerungstechnik angewendet werden kann. Es gibt auch erweiterte Steuerelemente wie eine robuste Steuerung und eine 2-Grad-Steuerung, was ein sehr hilfreiches Buch ist. Es wird auch die Verstärkungsoptimierungsmethode für die PID-Regelung behandelt.

** Eindrücke der Watawata-Spannung **

――Ich denke, dass die Rückkopplungssteuerung in Bezug auf die Steuerung berühmt ist, aber in diesem Buch ist es gut zu erklären, warum die Rückkopplungssteuerung verwendet werden sollte und warum die Vorwärtsregelung allein nicht ausreicht. Ich hatte das Gefühl, den Anfängern der Kontrolle sehr nahe zu sein.

• Die Erläuterung der Übertragungsfunktion, die die Grundlage für die Grundlagen der Steuerung bildet, wie ein Blockdiagramm gezeichnet wird, und die entsprechende Konvertierung sind klar geschrieben.
• Es ist gut, die robuste Stabilität anhand eines Beispiels zu erklären.
• In vielen Fällen kann das Problem sofort gelöst werden, indem auf dieses Buch verwiesen wird, anstatt auf eine schlechte Website oder ein schlechtes Buch für die Steuerungstechnik zu stoßen.
• Einer der Autoren Mr. Fujitas Website enthält eine Zusammenfassung jedes Kapitels dieses Buches und eine detaillierte Erläuterung der Übungen. ing. Wenn Sie dies kombinieren, können Sie Ihre Lerngeschwindigkeit explodieren lassen.

** Inhalt dieses Handbuchs **

1. Einleitung 1.1 Was ist Kontrolle? 1.2 Standardkonfiguration und Steuerungszweck des Steuerungssystems 1.3 Vorteile und Herausforderungen der Rückkopplungskontrolle 1.4 Aufbau dieses Handbuchs

2. Ausdruck des dynamischen Systems 2.1 Dynamisches System 2.1.1 Lineares dynamisches System 2.1.2 Systemlinearisierung 2.2 Übertragungsfunktion 2.3 Blockschaltbild Übungsproblem

3. Einschwingverhalten und Stabilität des dynamischen Systems 3.1 Impulsantwort und Sprungantwort 3.2 Reaktion des Primärsystems 3.3 Sekundärantwort 3.4 Pol / Nullpunkt und Einschwingverhalten 3.4.1 Pol- und Impulsantwort 3.4.2 Repräsentativer Pol 3.4.3 Wenn es einen Nullpunkt gibt 3.5 Stabilität des dynamischen Systems 3.5.1 Stabilität 3.5.2 Methode zur Bestimmung der Rous-Stabilität 3.5.3 Sonderfall der Rouse-Methode 3.5.4 Methode zur Bestimmung der Stabilität von Vollbits Übungsproblem

4. Eigenschaften des Rückkopplungsregelungssystems 4.1 Empfindlichkeitseigenschaften 4.1.1 Empfindlichkeit gegenüber Parameteränderungen 4.1.2 Störempfindlichkeit 4.2 Feste Eigenschaften 4.2.1 Konstante Abweichung vom Zielwert 4.2.2 Gleichmäßige Abweichung gegen Störung 4.3 Wurzelbahn 4.3.1 Was ist die Wurzelbahn? 4.3.2 Art der Wurzelbahn Übungsproblem

5. Frequenzgang 5.1 Frequenzgang und Übertragungsfunktion 5.2 Vektorort 5.2.1 Integrationssystem 5.2.2 Primärsystem 5.2.3 Sekundärsystem 5.3 Kartendiagramm 5.3.1 Integrationssystem 5.3.2 Primärsystem 5.3.3 Sekundärsystem 5.4 Eigenschaften des Kartendiagramms 5.4.1 Verstärkung und Phase im Minimalphasensystem 5.4.2 Vorteile des Kartendiagramms Übungsproblem

6. Stabilität des Rückkopplungsregelungssystems 6.1 Interne Stabilität des Rückkopplungssystems 6.2 Nyquist-Stabilitätsbestimmungsmethode 6.3 Gewinnspanne, Phasenmarge Übungsproblem

7. Robustheitsanalyse des Rückkopplungsregelungssystems 7.1 Unsicherheit und Robustheit 7.1.1 Modellunsicherheit 7.1.2 Beschreibung der Unsicherheit 7.2 Robuste Stabilität 7.3 Robustheit der Steuerungsleistung 7.3.1 Nennleistung 7.3.2 Robuste Leistung Übungsproblem

8. Entwurfsmethode des Rückkopplungsregelungssystems 8.1 Entwurfsverfahren und Leistungsbewertung 8.1.1 Entwurfsverfahren für das Steuerungssystem 8.1.2 Leistungsbewertung des Steuerungssystems anhand des Frequenzgangs 8.2 Auslegung des Steuerungssystems durch PID-Kompensation 8.2.1 PI-Kompensation 8.2.2 PD-Kompensation 8.2.3 PID-Kompensation 8.2.4 PID-Abstimmung 8.3 Auslegung des Steuerungssystems durch Phasenvorlaufverzögerungskompensation 8.3.1 Schleifenformung 8.3.2 Phasenverzögerungskompensation 8.3.3 Phasenvorschubkompensation 8.3.4 Kompensation der Phasenvorverzögerung Übungsproblem

9. Kontrollsystem mit 2 Freiheitsgraden 9.1 Rolle von Feed Forward und Feedback 9.2 2 Struktur und Entwurfsmethode des Gradkontrollsystems 9.3 Ausdruck der Stabilisierungsreglerparameter 9.4 Freie Parameterauswahl durch H∞-Steuerung 9.4.1 H∞-Norm und Konstruktionsspezifikationen 9.4.2 Bestimmung der Parameter Übungsproblem

Blinddarm A.1 Komplexe Nummer A.2 Laplace-Konvertierung A.2.1 Definition und grundlegende Eigenschaften der Laplace-Konvertierung A.2.2 Laplace-Konvertierung von Grundfunktionen A.3 Reverse Laplace-Konvertierung

Zitat / Referenz Antworten auf Übungen Index

Leicht verständliche Steuerungstechnik mit MATLAB / SIMULINK

** Buchinhalt ** Dieses Buch konzentriert sich auf die klassische Kontrolle. Dies ist ein abgeschlossenes Buch des Autors, Professor Kawada, der den Inhalt seiner Vorlesungen und die Materialien, die er bei der Durchführung von Studentenexperimenten erstellt hat, neu organisiert hat. Das Kapitel enthält immer eine Reihe von Steuerungstheorien und Übungen mit MATLAB / SIMULINK. Mit anderen Worten, Sie können Kontrolltheorie zuerst durch Vorlesungen im Klassenzimmer (Papier und Bleistift) lernen und dann Kontrolle durch Programmierübungen erfahren. In Kapitel 5 wird insbesondere die PID-Regelung am Beispiel des vertikalen Antriebsarms erläutert, damit Sie gleichzeitig die Theorie und praktische Anwendung der Regelungstechnik erlernen können. Darüber hinaus enthält Kapitel 8 eine kleine Erläuterung der modernen Steuerung.

** Eindrücke der Watawata-Spannung ** ――Ich denke, es ist ein Pionier der Bücher, in denen Sie sowohl die Theorie als auch das Programm lernen können, die in den letzten Jahren populär geworden sind (bitte teilen Sie uns in den Kommentaren mit, ob sie unterschiedlich sind). ――Da der Teil der Steuerungstheorie und der Teil der Programmierung getrennt geschrieben sind, ist es meiner Meinung nach einfach, für jeden Teil zu lernen. ―― Darüber hinaus hielt er einen Vortrag über die Verwendung von SIMULINK aus den Grundlagen, sodass ich denke, dass es für Benutzer, die die Steuerung mit SIMULINK verwenden, hilfreich sein wird.

• Die moderne Steuerung in Kapitel 8 hat eine kleine Anzahl von Seiten, deckt jedoch alles ab, von der Darstellung des Zustandsraums bis zum Entwurf des Servosystems unter Verwendung des optimalen Reglers. ――Es ist gut, die grundlegende Verwendung von MATLAB in den Anhang aufzunehmen und die Erklärung der Diagrammausgabe zu schreiben (ich habe mich gefragt, wie das Diagramm verwendet werden soll). ――Dieses Buch wird Anfängern empfohlen.

** Inhalt dieses Handbuchs ** Kapitel 1 Einleitung Kapitel 2 Dynamisches Systemmodell Kapitel 3 Transiente und stationäre Eigenschaften der Übertragungsfunktion Kapitel 4 Analyse / Design des Steuerungssystems im Bereich s Kapitel 5 Regelungssystemdesign im Bereich s (PID-Regelung) Kapitel 6 Frequenzmerkmale der Übertragungsfunktion Kapitel 7 Analyse / Design des Steuerungssystems im Frequenzbereich Kapitel 8 Für diejenigen, die die Steuerungstechnik weiter lernen

Einführung in die moderne Steuerung durch MATLAB / Simulink

** Buchinhalt ** Dieses Buch wurde von Professor Kawada geschrieben. Dieses Buch ist eine Fortsetzung der oben erläuterten leicht verständlichen Steuerungstechnik von MATLAB / SIMULINK. Die Erklärung der modernen Kontrolle wurde in Kapitel 8 des Buches geschrieben, aber da es sich nur um ein Kapitel handelte, war es nur eine kurze Erklärung der Nützlichkeit der modernen Kontrolle. In diesem Buch werden acht Kapitel von der Zustandsraumdarstellung des Systems bis zur Steuerung unter Verwendung des optimalen Reglers erläutert. Darüber hinaus ist das Lernen, das Steuerungstheorie und Programmierübungen mit MATLAB kombiniert, lebendig und gut, und es kann der gleiche Ablauf wie im vorherigen Buch untersucht werden. Darüber hinaus beschreibt Kapitel 9 das Design des Steuerungssystems unter Verwendung der Linear Matrix Inquality (LMI).

** Eindrücke der Watawata-Spannung **

• Da der Programmierteil farbig ist, ist er leichter zu sehen als das vorherige Buch. ――Es gibt nur wenige Bücher, in denen Sie moderne Steuerung durch Programmieren mit MATLAB erlernen können. Ich denke, das wird nützlich sein (vielleicht weiß ich es einfach nicht).
• Ich bin froh, dass Kapitel 9 das Design des Steuerungssystems mit LMI beschreibt. Es kann sich um ein Gerät handeln, das im letzten Kapitel die erweiterte Kontrolle erklärt, um die Schüler für die Kontrolle zu interessieren (totale Spekulation). ―― Zusätzlich zu den obigen Spekulationen handelt es sich, da der Autor derselbe ist, um eine dreiteilige Struktur der "leicht verständlichen Steuerungstechnik von MATLAB / SIMULINK-> Einführung in die moderne Steuerung durch MATLAB / SIMULIK-> Steuerungstechnik durch invertiertes Pendel". Ich bin begeistert, diese Bücher in meinen Händen zu haben (was für eine Hölle).

** Inhalt dieses Handbuchs ** Kapitel 1 Von der klassischen Steuerungstheorie zur modernen Steuerungstheorie Kapitel 2 Darstellung des Systemzustandsraums Kapitel 3 Zeitverhalten des linearen Systems Kapitel 4 Steuerung durch Zustandsrückmeldung Kapitel 5 Design des Servosystems Kapitel 6 Beobachter- und Ausgangsfeedback Kapitel 7 Riapnovs Stabilitätstheorie Kapitel 8 Optimaler Regler Kapitel 9 Controller-Design basierend auf LMI

Theorie der linearen Systemsteuerung

** Buchinhalt ** Dieses Buch ist ein Lehrbuch, das sich auf moderne Steuerung konzentriert. Zunächst wird die Geschichte der Steuerung vorgestellt und anschließend das mathematische Modell des Systems erläutert. Nach Unterdrückung der Grundlagen der Mathematik werden die Inhalte der modernen Steuerungstheorie erklärt. Im Vergleich zu anderen Büchern werden die Bedeutung von Formeln und die Erweiterung von Formeln genauer erklärt, was sehr hilfreich ist. Darüber hinaus ist der Beginn des Kapitels durch die Einführung der Zitate großer Männer gekennzeichnet, die auf dem Gebiet der Wissenschaft und großer Männer auf dem Gebiet der Kontrolle tätig waren. Wenn der Name einer Person im Text erscheint, wird ein Porträt dieser Person veröffentlicht, sodass es viele ergänzende Erklärungen gibt: "Ist dies die Methode, die diese Person gedacht hat?" Es ist ein schönes Buch für mich.

** Eindrücke der Watawata-Spannung ** ――Ich mag Fachbücher mit vielen ergänzenden Erklärungen und tollen Leuten.

• Die Berechnung ist richtig geschrieben.
• Die Bedeutung und Position der Formel sind richtig geschrieben. Auf der anderen Seite scheint die Erklärung dieses Buches schwierig zu sein, so dass es gut sein kann, in Kombination mit anderen Büchern zu studieren.

** Inhalt dieses Handbuchs ** Kapitel 1 Einleitung Kapitel 2 Mathematische Modelle dynamischer Systeme Kapitel 3 Vektor- und Matrixberechnungen Kapitel 4 Lösen von Systemzustandsgleichungen Kapitel 5 Systemstabilität Kapitel 6 Kontrollierbarkeit und Beobachtbarkeit Kapitel 7 Regulierungsbehörden und Beobachter Kapitel 8 Optimale Kontrolle

Moderne Steuerungstheorie

** Buchinhalt ** Dieses Buch ist mit einem Schwerpunkt auf moderner Steuerung geschrieben. Es enthält auch ein Kapitel, in dem die robuste Steuerung erläutert wird. Das Lehrbuch für Steuerungstechnik wird für diejenigen empfohlen, die hart lernen möchten.

** Eindrücke der Watawata-Spannung ** ――Da die Erklärung präzise ist, ist es ein empfohlenes Buch für diejenigen, die mathematische Genauigkeit suchen. ――In dem Kapitel zur Erläuterung der robusten Steuerung wird die Erklärung der Bedeutung der robusten Steuerung und des Modellfehlers vereinfacht. Es scheint daher besser, ein anderes Buch zu diesem Punkt zu lesen.

• Wenn Sie neu in der Steuerung sind, sollten Sie sich auf ein anderes einfach zu schreibendes Buch beziehen.

** Inhalt dieses Handbuchs **

1. Einführung in die moderne Steuerungstheorie

2. Zustandsgleichung 2.1 Darstellung von Zustandsvariablen und Systemzustandsgleichungen 2.2 Lösung der Zustandsgleichung 2.3 Berechnung der Übergangsmatrix 2.4 Übertragungsfunktion und Zustandsgleichung 2.5 Nichtlineares System, zeitvariables System und diskretes Zeitsystem Übungsproblem Anhang A: Mathematische Vorbereitung

3. Kontrollierbarkeit und Beobachtbarkeit 3.1 Kontrollierbarkeit 3.2 Beobachtbarkeit 3.3 Äquivalente Umwandlung 3.4 Kanonische Zerlegung 3.5 Zeitvariables System Übungsproblem

4. Übertragungsfunktionsmatrix und Zustandsgleichungsausdruck 4.1 Übertragungsfunktionsmatrix 4.2 Realisierungsproblem 4.3 Mindestrealisierung 4.4 Minimaler Realisierungsalgorithmus Übungsproblem

5. Stabilität 5.1 Stabilität des linearen Systems 5.2 Full Bits stabile Bedingungen 5.3 Riapnovs Stabilitätstheorie 5.4 Riapnovs Stabilitätssatz für lineare Systeme 5.5 Stabilität und Beobachtbarkeit Übungsproblem Anhang B: Nachweis der Flubitz-Stabilitätsbedingungen

6. Polare Anordnung 6.1 Polarplatzierungsproblem aufgrund von Zustandsrückmeldung 6.2 Polanordnung von 1 Eingangssystem durch Zustandsrückmeldung 6.3 Polare Anordnung des Mehrfacheingabesystems durch Zustandsrückmeldung Übungsproblem

7. Beobachter 7.1 Definition des Staatsbeobachters 7.2 Gleichdimensionaler Zustandsbeobachter 7.3 Beobachter des Zustands der Mindestabmessung 7.4 Beobachter der linearen Funktion 7.5 Kombination von Zustandsrückkopplungsgesetz und Beobachter Übungsproblem

8. Optimale Kontrolle 8.1 Optimales Steuerungsproblem 8.2 Dynamische Planungsmethode 8.3 Optimaler Regler 8.4 Mindestprinzip Übungsproblem

9. H∞ optimale Kontrolle 9.1 Definition der H∞-Norm 9.2 H∞ Standardproblem 9.3 H∞ Norm und Ricatch algebraische Gleichung 9.4 Lösen des H∞-Steuerungsproblems durch Zustandsrückmeldung 9.5 Lösen des H∞-Steuerungsproblems mit Ausgangsrückmeldung Übungsproblem Anhang C: Kleiner Gewinnsatz und Ergänzung 9.3, Beweis von Satz 9.2

Verweise Übungszusammenfassung Index

Übung zur Systemsteuerungstechnik

** Buchinhalt ** Wie der Titel schon sagt, enthält dieses Buch Übungen zur Steuerungstechnik. Sie können sowohl klassische als auch moderne Steuerung lernen. Es ist eine gute Idee, dieses Buch zu lesen, nachdem Sie die Grundlagen der Steuerung in "Einführung in die Rückkopplungssteuerung" und "Einführung in die lineare Systemsteuerung" gelernt haben.

** Eindrücke der Watawata-Spannung ** ――Sie können in den Übungen sehen, wie gut Sie die Kontrolle verstehen. Es ist eine gute Idee, einen Tag damit zu verbringen, die Übungen in diesem Buch von Anfang bis Ende zu lösen. ―― Da klassische Kontrolle und moderne Kontrolle zusammen behandelt werden, können Sie mit diesem einen Buch viel lernen.

• An einigen Stellen schreibt das MATLAB-Programm.
• Sehr nützlich, um Kontrollbeispiele zu finden.

** Inhalt dieses Handbuchs ** [Teil I Klassische Steuerung]

1. Vorbereitungen für die klassische Kontrolle 1.1 Komplex 1.2 Laplace-Konvertierung 1.2.1 Definition und grundlegende Eigenschaften der Laplace-Transformation 1.2.2 Laplace-Konvertierung von Grundfunktionen 1.3 Inverse Laplace-Konvertierung 1.4 Funktionen zur numerischen Berechnung durch MATLAB

2. Übertragungsfunktion und Blockschaltbild 2.1 Darstellung des dynamischen Systems 2.2 Vereinfachung des Blockschaltbildes

3. Zeitantwort 3.1 Übertragungsfunktion und Zeitverhalten 3.1.1 Primäre Antwort 3.1.2 Sekundärantwort 3.1.3 Reaktion bei Vorhandensein von Systemen höherer Ordnung und Nullen 3.2 Stabilitätsunterscheidung des dynamischen Systems 3.2.1 Methode zur Bestimmung der Raus-Stabilität 3.2.2 Methode zur Bestimmung der Stabilität von Vollbits

4. Rückkopplungseigenschaften 4.1 Empfindlichkeit und stationäre Eigenschaften 4.2 Wurzelort

5. Frequenzgang 5.1 Frequenzgang und Übertragungsfunktion 5.2 Kartendiagramm

6. Stabilität des Rückkopplungsregelungssystems 6.1 Interne Stabilität 6.2 Nyquist-Stabilitätsbestimmungsmethode 6.2.1 Grundkonzept und Diskriminierungsmethode 6.2.2 Was tun, wenn sich auf der imaginären Achse ein Pol befindet? 6.2.3 Vereinfachte Nyquist-Stabilitätsbestimmungsmethode 6.3 Gewinnspanne und Phasenrand

7. Aufbau des Rückkopplungsregelungssystems 7.1 Auslegung des Steuerungssystems mit PID-Kompensation 7.1.1 PI-Kompensation 7.1.2 PD-Kompensation 7.1.3 PID-Kompensation 7.2 Phasenvorlaufverzögerungskompensation 7.2.1 Phasenverzögerungskompensation 7.2.2 Phasenleitungskompensation 7.2.3 Kompensation der Phasenverzögerung 7.3 Verbesserte Zielwertantwort 7.3.1 Doppelte Rückkopplungskompensation 7.3.2 Hinzufügung einer Vorwärtskompensation

[Teil II Moderne Steuerung] 8. Zustandsraumdarstellung 8.1 Ableitung der Zustandsraumdarstellung und des Blockdiagramms 8.2 Koordinatentransformation und serielle Verbindung der Zustandsraumdarstellung

9. Stabilität und Zeitverhalten 9.1 Annäherungsstabilität 9.2 Zeitverhalten

10. Zustandsrückmeldung und Kontrollierbarkeit 10.1 Zustandsrückmeldung 10.2 Kontrollierbarkeit und Stabilität

11. Staatsbeobachter und Beobachtbarkeit 11.1 Zustandsbeobachter 11.2 Beobachtbarkeit und Erkennbarkeit 11.3 Dimension des Zustandsbeobachters verringern.

12. LQG-Kontrolle 12.1 Optimale Gestaltung der Zustandsrückmeldung 12.2 Optimales Design der beobachterbasierten Steuerung

13. LQI-Kontrolle 13.1 Beseitigung von Festwertstörungen und Zielverfolgung mit Festwert 13.2 Optimales Design der Zustandsrückmeldung mit integralem Verhalten.

14. Lineare Steuerung des nichtlinearen Systems 14.1 Beispiel für die Modellierung eines nichtlinearen Systems 14.2 Lineare Steuerung auf nichtlineare Systeme anwenden

15. Minimales Realisierungsproblem 15.1 Realisierungsproblem 15.2 Minimale Realisierung

Antworten auf Übungen

Moderne Kontrolltheorie durch Übungen gelernt

** Buchinhalt ** Dieses Buch ist ein Buch, in dem Sie moderne Steuerungstheorie durch Übungen lernen können. Es gibt also fast keinen Beweis für die Formel. Es gibt keine klassische Kontrolle. Im Teil Controller Design können Sie die Polanordnung nach der Ackermann-Methode und die Methode von Arimoto und Potter durch Übungen lernen.

** Eindrücke der Watawata-Spannung **

• Im Vergleich zu anderen Büchern ist es mit grundlegenden Übungen gefüllt. Es ist wichtig, die Theorie (vom konkreten Inhalt zum abstrakten Inhalt) durch Übungen zu lernen, daher ist sie in diesem Sinne nützlich.
• Im Vergleich zu anderen Büchern zur Steuerungstechnik ist dieses Buch ziemlich dünn, daher können Sie sich gerne beteiligen.
• Da hier und da eine Übersicht über die lineare Algebra enthalten ist, können Sie sowohl Steuerungstechnik als auch lineare Algebra lernen. -Es ist interessant, dass Sie durch Übungen verschiedene Entwurfsmethoden in der modernen Steuerung lernen können. In anderen Büchern gibt es viele Muster, die ein wenig oder gar nicht eingeführt werden, aber dieses Buch ist anders. Darüber hinaus ist es gut, den Vergleich dieser Entwurfsmethoden als Übung zu übernehmen. Es wird auch für aktives Lernen empfohlen.

** Inhalt dieses Handbuchs ** Kapitel 1 Beschreiben Sie das System mit Zustandsgleichungen Kapitel 2 Systemreaktion und Stabilität Kapitel 3 Steuerbarkeit Kapitel 4 Beobachtbarkeit Kapitel 5 Polarplatzierungsmethode Kapitel 6 Optimaler Regler Kapitel 7 Faltmethode Kapitel 8 Servosystem Kapitel 9 Zustandsbeobachter

Die Welt der Bücher im Zusammenhang mit "Advanced Control"

In diesem Abschnitt möchte ich erweiterte Steuerbücher vorstellen.

Praktisch robuste Kontrolle

** Buchinhalt ** Wie der Titel schon sagt, handelt es sich bei diesem Buch um ein Buch, in dem Sie praktisch eine robuste Steuerung erlernen können. Zunächst werde ich kurz die Positionierung einer robusten Steuerung erläutern. Im Bereich der Steuerung lernen Sie zunächst die klassische Steuerung. Bei der klassischen Steuerung wird die Steuerung durch Versuch und Irrtum basierend auf dem Frequenzgang des Systems wie dem Platinendiagramm und dem Nyquist-Diagramm bestimmt. Wenn die Ordnung des gesteuerten Objekts groß wird oder wenn es zu einem System mit mehreren Ein- / Ausgängen wird, ist es schwierig, mit der klassischen Steuerung damit umzugehen, so dass die moderne Steuerungstheorie diese Probleme löst. Die moderne Steuerungstheorie erfordert jedoch ein genaues Modell des gesteuerten Objekts. Es gibt einen Modellfehler zwischen dem tatsächlich gesteuerten Objekt und dem Modell, und eine auf dem Modell basierende Steuerung wirkt sich nachteilig auf das Steuerungsergebnis aus. Das kontrollierte Objekt kann instabil werden. Bei einer robusten Steuerung wird das gesteuerte Objekt als nominales Modell (grobes Modell) + Modellfehler ausgedrückt, und für diese Systeme ist eine Steuerung ausgelegt. Daher kann es auch bei einem Modellfehler stabilisiert werden. Dieses Buch erklärt das Konzept der robusten Steuerung, die Ausdrucksmethode für kontrollierte Objekte mit Modellfehlern und das Problem der robusten Stabilisierung. Danach wird das eigentliche Entwurfsverfahren durch Programmieren mit MATLAB mit tatsächlichen Anwendungsbeispielen erlernt. Außerdem werden die Grenzen einer robusten Steuerung und die Implementierung von Steuerungen in tatsächlichen Maschinen (digitale Steuerungen) erläutert.

** Eindrücke der Watawata-Spannung ** ――Ich denke, Sie können mit diesem Buch das meiste über robuste Steuerung lernen.

• Wenn Sie es nur ausprobieren möchten, reicht es aus, die Steuerelemente in Kapitel 4 mit MATLAB zu programmieren. Sie können üben, dass eine robuste Steuerung nur in Kapitel 4 leistungsstark ist.
• Der theoretische und praktische Teil der robusten Steuerung (Programmierung durch MATLAB) ist ausgewogen angeordnet, was genau "praktische robuste Steuerung" ist.
• Es ist gut, ein Steuerungsbeispiel für ein Festplattenlaufwerk zu haben. Die Watawata-Spannung hält das robuste Steuerungsszenario für ein bekanntes Beispiel.
• Da das MATLAB-Programm enthalten ist, ist es für Anfänger leicht zu lernen. Darüber hinaus kann der Beispielcode von der Homepage dieses Handbuchs heruntergeladen werden. ――Ich denke, es gibt noch mehr, aber ich werde es schreiben, wenn ich es mir einfallen lasse.

** Inhalt dieses Handbuchs **

1. Robustes Kontrollszenario 1.1 Was ist eine robuste Steuerung? 1.2 Rückkopplungsregelung 1.3 Modellierungsfehler und Robustheit 1.4 Arten von Störungen und typische Methoden der robusten Steuerung 1.4.1 Strukturelle und nicht strukturelle Störungen 1.4.2 H∞-Kontrolle und μ-Entwurfsmethode 1.5 Software für ein robustes Steuerungssystemdesign Übungsproblem

2. H∞-Kontrolltheorie 2.1 Problemstellung und Formulierung 2.2 Verallgemeinerte Anlage 2.3 Standard-H∞-Steuerungsproblem 2.4 Lösen des H∞-Steuerungsproblems 2.5 H∞ Regler Design von MATLAB Übungsproblem

3. Ausdruck von Unsicherheit und Stabilisierung der Robustheit 3.1 Multiplizieren und additive Störungen 3.1.1 Multilaterale Störung 3.1.2 Additive Störungen 3.1.3 Schätzung von Multiplikations- und additiven Störungen 3.2 Robustes Stabilisierungsproblem 3.2.1 Kleiner Gewinnsatz 3.2.2 Robuste Stabilisierung gegen fahrbedingte Störungen 3.2.3 Robuste Stabilisierung gegen additive Störungen 3.2.4 Bedeutung robuster Stabilisierungsbedingungen Übungsproblem

4. Design des H∞-Steuerungssystems 4.1 Problem mit der Mischempfindlichkeit 4.2 Konstruktionsbeispiel für ein 2-Grad-Vibrationssystem 4.2.1 Definition eines gesteuerten Objekts mit Störung 4.2.2 Schätzung der Multiplikatorstörung und der Gewichtsfunktion 4.2.3 Gewicht für Empfindlichkeitsfunktion und Berechnung des H∞-Reglers 4.2.4 Bewertung der Eigenschaften des geschlossenen Regelkreises 4.3 Problem mit gemischter Empfindlichkeit behoben 4.3.1 Probleme und Lösungen für das Problem der Mischempfindlichkeit 4.3.2 Allgemeine Anlagenkonfiguration 4.4 2 Verbesserung der Zielwertantwort durch Kontrolle des Freiheitsgrades Übungsproblem

5. H∞-Steuerung des Festplattenlaufwerks 5.1 Kontrollziel 5.2 Entwickelt aufgrund eines modifizierten Problems der gemischten Empfindlichkeit 5.2.1 Design I. 5.2.2 Design II (Änderung der WPS) 5.2.3 Design III (WT-Änderung) 5.3 Entwickelt unter Berücksichtigung des Stabilitätsspielraums 5.3.1 Einführung 5.3.2 Stabile Margen- und Yenbedingungen 5.3.3 Design IV (Designbeispiel) 5.4 Implementierung der Steuerung 5.4.1 Optimale und semi-optimale Lösungen 5.4.2 Dezentralisierung der Kontrollen 5.4.3 Kontrolle der Implementierung und Reduzierung des Berechnungsbetrags Übungsproblem

6. μ Entwurfsmethode 6.1 Strukturierter Singularwert μ 6.2 LFT-Darstellung von Parameterstörungen 6.3 Robuste Stabilisierung gegen strukturelle Störungen 6.4 Robuste Leistung und μ 6,5 μ Design durch D-K Iteration 6.6 Entwurfsbeispiel 6.6.1 Einführung 6.6.2 3 Trägheitsbenchmarkproblem 6.6.3 Problemstellung 6.6.4 Design I (nicht strukturelle Störung + robuste Leistung) 6.6.5 Design II (Strukturstörung + robuste Leistung) 6.6.6 Design III (reale strukturelle Störung + robuste Leistung)

Anhang A. Grundlagen des linearen Systems A.1 Systemausdruck A.1.1 Lineares zeitinvariantes System A.1.2 Übertragungsfunktion A.1.3 Realisierung des Zustandsraums A.1.4 Beziehung zwischen Übertragungsfunktion und Zustandsraumrealisierung A.2 Systemanalyse A.2.1 Stabilität A.2.2 Kontrollierbarkeit A.2.3 Beobachtbarkeit A.2.4 Nullpunkt des Multi-Input / Output-Systems A.3 Grundlegendes Rückkopplungsregelungssystem A.3.1 Angemessenheit des Rückkopplungsregelungssystems A.3.2 Interne Stabilität

Anhang B. Lineare Fraktionsumwandlung B.1 Vorbereitung B.2 Umwandlung der oberen linearen Fraktion (UpperLFT) B.3 Umrechnung der unteren linearen Fraktion (lowerLFT) B.4 LFT-Ausdrucksfreiheit

Zitat / Referenz Antworten auf Übungen Nachwort Index

System Control II

** Buchinhalt ** Dieses Buch erklärt hauptsächlich die moderne Steuerungstheorie. Warum also nicht in die Welt der modernen Bücher zur Steuerungstheorie einsteigen? Dies liegt daran, dass es fortschrittliche Steuerelemente wie optimale Steuerung und robuste Stabilität bietet. Andere Bücher, die sich mit moderner Steuerungstheorie befassen, behandeln solche Themen nicht (nicht alle wurden bestätigt). Es ist charakteristisch, dass der Satzbeweis sorgfältig geschrieben wird.

** Eindrücke der Watawata-Spannung ** ――Es ist interessant, den Anmerkungsteil des Autors zu lesen. Sie können überrascht sein. ――Die Rede von optimaler Kontrolle und robuster Stabilität ist sehr enthusiastisch, und ich möchte sagen, dass die Titel zu zusammengefasst sind.

• Da dieses Buch die Größe B5 hat, ist es größer als andere Bücher. Es bedeutet, dass der Inhalt so umfangreich ist. ――Ich möchte das optimale Steuerteil genau lesen. ――Ich war beeindruckt, weil ich noch nie ein Buch gesehen hatte, in dem robuste Kontrolle und optimale Kontrolle nebeneinander existieren.

** Inhalt dieses Handbuchs ** Kapitel 1 Einleitung Kapitel 2 Zustandsgleichung Kapitel 3 Kontrollierbarkeit und Beobachtbarkeit Kapitel 4 Realisierung des linearen Systems Kapitel 5 Stabilität Kapitel 6 Polanordnung Kapitel 7 Beobachter Kapitel 8 Optimale Kontrolle Kapitel 9 Robuste Steuerung Kapitel 10 Implementierung Anhang: Matrix- und Vektoroperationen Zusammenfassung der Übung

Die Welt der Bücher zum Thema "Kontrolle aus praktischen Anwendungsbeispielen gelernt"

In diesem Abschnitt möchte ich ein Buch vorstellen, das praktische Anwendungsbeispiele enthält und es Ihnen ermöglicht, daraus Steuerungstechnik zu lernen.

Steuerungstechnik mit einem umgekehrten Pendel gelernt

** Buchinhalt **

Wie der Titel schon sagt, können Sie die Steuerungstechnik am Beispiel eines umgekehrten Pendels erlernen. Der Grund, warum wir uns bei vielen praktischen Anwendungsbeispielen auf das umgekehrte Pendel konzentriert haben, ist, dass es, wie in diesem Buch erwähnt, ein instabiles System ist und die Wirksamkeit der Rückkopplungssteuerung bestätigt werden kann. Sie können auch problemlos eine tatsächliche Maschine erstellen. Das umgekehrte Pendel eignet sich auch hervorragend als Gegenstand für die Anwendung der klassischen Steuerung und der modernen Steuerung. Im Inhalt dieses Buches werden zunächst die mechanischen Teile, Sensoren, Verstärker usw. vorgestellt, die für die Konstruktion eines invertierten Pendels erforderlich sind, und Sie können sehen, um welche Art von Konfiguration es sich handelt. Von dort aus dreht sich alles um Kontrolle. Im Regelteil lernen Sie in den Grundlagen die PID-Regelung, die moderne Regelung, Modellierung und Parameteridentifikation. Sie können sich auch über die erforderliche Verbreitung informieren, wenn Sie das entworfene Steuergesetz auf einem Computer implementieren. In der erweiterten Ausgabe wurde das erweiterte Steuerungssystemdesign unter Verwendung der linearen Matrixungleichheit (LMI), die Stichprobenwertsteuerung, die das kontinuierliche Zeitsystem mit diskreten Steuerungen steuert, und schließlich die Stabilität durch das Aufschwingen des umgekehrten Pendels ermittelt. Sie können eine nichtlineare Steuerung lernen, die die Konvertierungssteuerung ermöglicht.

** Eindrücke der Watawata-Spannung **

――Dieses Buch wird Personen empfohlen, die das umgekehrte Pendel steuern möchten. Umgekehrtes Pendel von Anfang bis Ende Wenn Sie ein umgekehrtes Pendel haben und das umgekehrte Pendel trotzdem bewegen möchten, sollten Sie dieses Buch kaufen. ――Da ich von der Modellierung des invertierten Pendels (einschließlich linearer Approximation) bis zur Identifizierung und Steuerung von Parametern schreibe, können Sie alle Schritte des Entwurfs von Steuerungssystemen lernen. ――Es ist sehr wertvoll, in diesem Buch erweiterte Steuerelemente wie lineare Matrixungleichung, Stichprobenwertsteuerung und nichtlineare Steuerung erlernen zu können. Darüber hinaus ist der Punkt, dass die Erklärung leicht zu verstehen ist, auch wunderbar. Kein Buch führt (vielleicht) gleichzeitig die oben genannten drei Steuerelemente ein. ――Ich denke, dieses Buch wird für diejenigen empfohlen, die die Grundlagen der linearen Matrixungleichung erlernen möchten. Bücher, die sich mit der Kontrolle der linearen Matrixungleichheit von 1 bis 10 befassen (z. B. Systemkontrolle durch LMI und [Systemdesigndesign durch Matrixungleichheit] ](Https://www.coronasha.co.jp/np/isbn/9784339033236/)), aber vorerst ist dieses Buch gut, wenn Sie es mit einem leichten Gefühl verwenden.

• Die Inhalte der modernen Regelung sind reichlich vorhanden und gut erklärt, aber in Bezug auf die klassische Regelung werden die Rückkopplungsregelung, das Blockdiagramm und die Regelungssystemanalyse nicht erklärt, und plötzlich wird die PID-Regelung nicht erklärt. Es ist aus der Erklärung von enthalten. Wenn Sie Fragen zur klassischen Steuerung haben, empfehlen wir Ihnen, die Grundlagen mit der oben erwähnten Einführung in die Rückkopplungssteuerung zu erlernen und anschließend den Teil der klassischen Steuerung in diesem Buch zu erlernen.
• Das MATLAB / SIMULINK-Programm wurde auf die Support-Seite dieses Handbuchs und die lineare Matrix hochgeladen Sie können die für die Verwendung von Ungleichheit erforderliche Software auch von [dieser Support-Seite] herunterladen (http://www.maizuru-ct.ac.jp/control/kawata/study/book_ip/files1.html). Es ist wunderbar, dass die Unterstützung auch so umfangreich ist. ――Auch die Basis dieses Buches ist ein Kommentarartikel des Journals der System Control Information Society. Ich denke, es macht Spaß, diese Artikel zu lesen. ――Ich habe das Gefühl, dass es nur wenige Websites gibt, die den Teil der linearen Matrixungleichheit erklären, daher möchte ich noch einmal einen Artikel über Qiita veröffentlichen.

** Inhalt dieses Handbuchs **

Teil I Grundlagen Kapitel 1 Überblick über das umgekehrte Pendel und den Ablauf des Entwurfs des Steuerungssystems Kapitel 2 PID-Regelung der Wagenposition Kapitel 3 Modellierung und Parameteridentifikation basierend auf dem Gesetz der Physikalität Kapitel 4 Darstellung und Stabilität des Systemzustandsraums Kapitel 5 Steuerbarkeit und Zustandsrückmeldung Kapitel 6 Interne Modellprinzipien und Servosysteme Kapitel 7 Beobachtbarkeit und Beobachter Kapitel 8 Controller-Implementierung-Dispersion

Teil II Entwicklung Kapitel 1 LMI und Steuerung Kapitel 2 Digitale Steuerung Kapitel 3 Nichtlineare Steuerung

Leicht verständliche Steuerung

** Buchinhalt ** Dieses Buch konzentriert sich auf die klassische Kontrolle. Der Grund, warum die Klassifizierung keine klassische Steuerung, sondern ein praktisches Anwendungsbeispiel ist, ist, dass das praktische Anwendungsbeispiel immer zur Erläuterung der Steuerung verwendet wird. Daher gibt es nur wenige mathematische Formeln. Stattdessen wird die Steuerung mit Sätzen, Abbildungen und Tabellen erläutert. Empfohlen als Lesematerial.

** Eindrücke der Watawata-Spannung ** ――Es ist wunderbar, dass die Vorgehensweise beim Entwurf von Steuerungssystemen anhand von Tabellen und Abbildungen sorgfältig erklärt wird. In vielen anderen Büchern ist der Text schlampig. ――Die in der Einleitung beschriebenen praktischen Anwendungsbeispiele sind reichlich vorhanden und interessant. ――Jede Einheit wird im Zusammenhang mit tatsächlichen Anwendungsbeispielen erklärt, so dass es leicht vorstellbar ist.

• Da es einige Formeln gibt, muss der theoretische Teil in anderen Büchern behandelt werden.

** Inhalt dieses Handbuchs ** Kapitel 1 Was sind einige Beispiele für Kontrolle? Kapitel 2 Wie lauten die Kontrollbedingungen? Kapitel 3 Was ist eine Übertragungsfunktion (Frequenzübertragungsfunktion)? Kapitel 4 Wie können die Steuerungsspezifikationen erfüllt werden? Kapitel 5 Wie wird ein Rückkopplungsregelungssystem erstellt? Kapitel 6 Was ist Laplace-Konvertierung und Einschwingverhalten? Kapitel 7 Was ist Modellierung? Kapitel 8 Was ist erweiterte Steuerung?

Nachtrag