システム制御理論入門


 システム制御理論入門
小郷寛、美多勉
定価 2,970円(本体:2,700円)
仕様 A5判 226頁
ISBN 978-4-407-02205-6
発行日 1979年12月15日発行

システム制御理論を、その基礎から制御系の設計理論まで、例題をまじえながら平易に解説した入門テキスト。

●目次●動的システムと状態方程式/行列論/状態方程式の解とシステムの安定性理論/可制御性、可観測性と線形システムの構造/レギュレータおよびオブザーバの設計/サーボシステムの設計ほか

第1章 動的システムと状態方程式

 1-1 動的システムと静的システム
 1-2 電気システムと状態方程式
 1-3 機械システムと状態方程式
 1-4 電気-機械システムと状態方程式
 1-5 ブロック線図と状態方程式
 1-6 非線形システムの線形化とタンクシステム
 1-7 ラグランジェの運動方程式と状態方程式

第2章 行列論

 2-1 行列およびブロック行列の和算、乗算
 2-2 行列式
 2-3 逆行列
 2-4 転地行列
 2-5 ベクトルの線形独立性と行列のランク
  2-5-1 ベクトルの線形独立性
  2-5-2 行列のランク
  2-5-3 ベクトルの線形独立性と行列のランクとの関係
  2-5-4 代数方程式の解とその存在条件
 2-6 固有値、固有ベクトルと対角化およびジョルダン形式
  2-6-1 固有値、固有ベクトルと対角化
  2-6-2 対称行列の対角化
  2-6-3 ジョルダン形式への変換
 2-7 行列のトレース
 2-8 2次形式と正定関数、および正定行列
  2-8-1 2次形式と正定関数
  2-8-2 正定、準正定行列
 2-9 行列やベクトルの微分、積分
 2-10 行列関数とケーリー・ハミルトンの定理
  2-10-1 行列関数とexp(At)
  2-10-2 ケーリー・ハミルトンの定理と最小多項式
 2-11 ベクトル空間と線形変換
 2-12 静的最適化とラグランジェの未定定数法

 

第3章 状態方程式の解とシステムの安定性理論

 3-1 線形時不変システムの応答と状態推移行列
 3-2 種々の応答計算法
  3-2-1 ラプラス変換による方法
  3-2-2 計算機を利用した応答計算
 3-3 線形時不変システムの漸近安定性
  3-3-1 漸近安定性とシステムの極
  3-3-2 ラウス・フルビッツの安定判別法
  3-3-3 リアプノフ方程式と安定判別
  3-3-4 出力の2乗積分値の計算
 3-4 リアプノフの安定性理論

 

第4章 可制御性、可観測性の線形システムの構造
 4-1 可制御性、可観測性とその双対性
 4-2 伝達関数行列と状態変数変換
  4-2-1 伝達関数行列と極、零点
  4-2-2 状態変数変換とシステムの等価性
 4-3 1入力1出力システムの正準形式とその応用
  4-3-1 対角正準形式とその応用
  4-3-2 可制御正準形式とその応用
  4-3-3 可観測正準形式
 4-4 状態方程式と伝達関数行列および最小実現
第5章 レギュレータおよびオブザーバの設計

 5-1 レギュレータの設計と極の設定法
 5-2 同一次元オブザーバの設計
 5-3 最小次元オブザーバの設計
  5-3-1 一般的なオブザーバの構成条件
  5-3-2 最小次元オブザーバの設計法
 5-4 オブザーバを利用したレギュレータの設計
 5-5 多入力システムの可制御正準形式と極の設定法
  5-5-1 多入力システムの可制御正準形式
  5-5-2 多入力システムの極の設定法

 

第6章 サーボシステムの設計
 6-1 定常偏差と開ループシステムの型
 6-2 サーボシステムの設計法
 6-3 持続外乱に対するレギュレータとサーボシステム
第7章 最適フィードバック制御とカルマンフィルタ

 7-1 最適レギュレータの設計
 7-2 カルマン方程式と1入力システムの最適極および等価零点
  7-2-1 カルマン方程式と最適極
  7-2-2 最適極の軌跡と等価零点
 7-3 最適サーボシステムの設計
 7-4 カルマンフィルタの設計

 

第8章 非干渉制御システムの設計
 8-1 非干渉化の条件とIDシステム
 8-2 サブシステムの安定化と零点
  8-2-1 q=nのときのIDシステムの安定化
  8-2-2 q<nのときのIDシステムの安定化と零点
参考文献
付録 ラプラス変換
演習問題略解
索引