《分數階廣義線性系統(tǒng)的研究與應用》主要研究了分數階廣義線性系統(tǒng)的系統(tǒng)分析和基本控制問題。首先介紹《分數階廣義線性系統(tǒng)的研究與應用》的研究背景、研究意義和技術路線,給出必要的分數階數學理論作鋪墊。其次,分別研究了分數階廣義線性定常系統(tǒng)的運動分析、能控性、能觀性和狀態(tài)觀測器設計等問題。最后,將研究成果應用于分數階電路系統(tǒng)的建模和控制,證實了研究成果的有效性和應用價值。
《分數階廣義線性系統(tǒng)的研究與應用》可供研究分數階系統(tǒng)及其控制的高年級本科生和研究生參考,但讀者需具備一定的分數階微積分、線性系統(tǒng)(現(xiàn)代控制理論)、廣義系統(tǒng)等基礎。
《分數階廣義線性系統(tǒng)的研究與應用》也可作為應用數學、運籌學與控制論、控制科學與工程、系統(tǒng)理論等理工類大學生和工程人員的參考書。
廣義系統(tǒng)廣泛存在于各類機電、控制系統(tǒng)中。針對廣義系統(tǒng)的絕大部分研究也都來自機電、控制等工程領域。近年來,以智能材料、新電池裝置和分數階電路為代表的新型機電系統(tǒng)逐漸涌現(xiàn)。鑒于它們自身固有的特點,在對它們進行系統(tǒng)的數學建模和分析控制時,常常要用分數階廣義系統(tǒng)來刻畫,這就需要加強對分數階廣義系統(tǒng)進行研究。本書以最基礎的分數階廣義線性定常系統(tǒng)為研究對象,研究其運動分析、能控性、能觀性以及觀測器設計等基本控制問題,探討其在分數階電路中的應用。本書的研究工作主要有以下幾方面:
�。�1)在控制系統(tǒng)的解的存在性和唯一性等基礎理論方面,本書創(chuàng)新了研究思路,利用Lebesgue數理論,完善了著名學者Khalil教授將系統(tǒng)的局部Lipschitz性質推廣至全局Lipschitz性質的方法,給出了推廣過程的嚴密證明。
�。�2)研究了分數階廣義線性定常系統(tǒng)的解的存在性和唯一性條件以及解的形式。首先,利用受限等價變換,將分數階廣義線性定常系統(tǒng)分解為魏爾斯特拉斯標準型和克羅內克爾標準型。其次,針對標準型中各個矩陣塊的特殊結構,分別討論了相應子系統(tǒng)的解的存在性和唯一性條件。最后綜合各子系統(tǒng)的結論,得到整個分數階廣義線性定常系統(tǒng)的解的存在唯一性條件,并得到了系統(tǒng)的經典解,為進一步研究系統(tǒng)的解及應用奠定了基礎。
�。�3)探討了求解分數階微分代數方程的Adomian分解方法。微分代數方程是廣義線性系統(tǒng)的一般形式,為了使求解微分方程的Adomian分解方法能用于分數階微分代數方程的求解,本書首先探討了解整數階微分代數方程的Adomian分解方法。在此基礎上,研究得到了求解分數階微分代數方程的Adomian分解方法,并驗證了方法的正確性。
江蘇南京人,1982年生,南京理工大學控制科學與工程博士后,南京鐵道職業(yè)技術學院基礎部副教授,江蘇省高�!扒嗨{工程”中青年學術帶頭人,江蘇省高�!扒嗨{工程”青年骨干教師。研究方向:分數階系統(tǒng)及其控制,切換非線性系統(tǒng)及其采樣數據控制。主持省廳級課題四項,作為主要研究人員,參與國家自然科學基金項目、江蘇省重點研發(fā)項目、江蘇省自然科學基金項目四項。發(fā)表學術論文20余篇,其中中文核心、EI、SCI期刊論文10余篇,獲得授權專利兩項。學術兼職方面,現(xiàn)為中國數學學會會員,中國自動化學會會員,兼任多個國際期刊審稿人。
第1章 緒論
1.1 研究背景及意義
1.2 國內外研究基礎及現(xiàn)狀
1.3 主要研究內容和技術路線
第2章 分數階微積分基礎理論
2.1 分數階微積分理論淵源
2.2 基本特殊函數及其性質
2.3 常用分數階導數及其關系
2.4 分數階導數的積分變換
2.5 小結
第3章 廣義線性系統(tǒng)及分數階線性系統(tǒng)基礎
3.1 廣義線性系統(tǒng)控制理論基礎
3.2 分數階線性系統(tǒng)控制理論基礎
3.3 小結
第4章 分數階廣義線性定常系統(tǒng)的運動分析
4.1 控制系統(tǒng)解的存在唯一性
4.2 分數階廣義線性定常系統(tǒng)解的基本理論
4.3 分數階廣義線性定常系統(tǒng)的分布解
4.4 求解分數階微分代數系統(tǒng)的Adomian分解法
4.5 小結
第5章 分數階廣義線性定常系統(tǒng)的能控(觀)性及其觀測器設計
5.1 分數階廣義線性定常系統(tǒng)的能控性
5.2 分數階廣義線性定常系統(tǒng)的能觀性
5.3 對偶分數階廣義線性定常系統(tǒng)的能控性、能觀性
5.4 分數階廣義線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)觀測器
5.5 小結
第6章 分數階廣義線性定常系統(tǒng)在電路中的應用
6.1 分數階電路元件及其特性描述
6.2 分數階電路的廣義線性系統(tǒng)建模
6.3 分數階電路廣義線性系統(tǒng)的解
6.4 分數階電路廣義線性系統(tǒng)的能控性、能觀性
6.5 小結
第7章 結論與展望
7.1 主要結論
7.2 展望
參考文獻