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第1章　从常规计算机辅助设计到智能设计1

1.1　先进的设计理论与落后的设计实践1

1.2　设计控制系统的难点4

1.3　问题的症结7

1.4　控制系统的智能设计11

1.4.1　新一代的CACSD11

1.4.2　不同于专家系统方法13

1.4.3　研究现状和前景14

第2章 多变量鲁棒控制系统频率域理论的基本知识18

2.1　控制系统的系统矩阵描述18

2.2　控制系统的频率域描述24

2.3　多变量控制系统的稳定条件27

2.3.1　特征多项式与系统的稳定性28

2.3.2　系统矩阵、特征多项式与传递函数矩阵29

2.3.3　根据开环系统参数判断闭环系统的稳定性30

2.4　多变量系统的Nyquist稳定判据35

2.5　矩阵的特征函数和特征轨迹39

2.6　基于特征轨迹的多变量系统Nyquist稳定判据46

2.7　设计多变量控制系统的特征轨迹方法51

2.8　控制系统的鲁棒性与传递函数矩阵53

2.9　设计鲁棒控制系统的正规矩阵方法60

2.9.1　基于正规传递函数矩阵设计鲁棒控制系统60

2.9.2　正规矩阵与最优H∞范数61

2.10　矩阵的正规性指标64

第3章　控制系统的专家设计知识68

3.1　控制系统的设计参数68

3.2　典型系统应有的基本特征70

3.2.1　截止角频率71

3.2.2　对数幅频特性在中频段的斜率73

3.2.3　低频段的增益74

3.2.4　中频段与低频段的衔接75

3.2.5　中频段与高频段的衔接77

3.2.6　典型系统基本特征小结79

3.3　两种适用于设计的典型系统79

3.3.1　典型4阶最小相位系统79

3.3.2　典型5阶非最小相位系统81

3.4　典型系统的稳定性和动态品质指标83

3.4.1　典型系统的稳定性83

3.4.2　动态品质的误差积分指标84

3.4.3　误差及其各阶导数的初值86

3.4.4　关于误差积分指标的代数方程组87

3.4.5　典型4阶最小相位系统的误差积分指标91

3.4.6　典型5阶非最小相位系统的误差积分指标93

3.4.7　误差积分指标与截止角频率的关系95

3.5　典型系统的专家设计知识库97

3.5.1　品质指标类型的选取98

3.5.2　品质指标中的权系数的选取101

3.5.3　设计参数值的选取和组合102

3.5.4　典型系统动态品质指标的数据库104

3.5.5　控制系统动态性能的等级化106

3.5.6　动态性能等级区域110

3.6　系统的动态品质受到的约束113

第4章　控制系统的几种智能设计方法116

4.1　抽取对象响应特征设计方法116

4.1.1　普通对象及其闭环临界角频率118

4.1.2　超前校正的智能设计121

4.1.3　滞后校正的智能设计123

4.1.4　抽取对象响应特征方法的智能设计流程124

4.2　鲁棒的逆Nyquist阵列(RINA)设计方法127

4.2.1　常规的INA设计方法128

4.2.2　对角优势矩阵的鲁棒性132

4.2.3　RINA设计方法的原理137

4.2.4　鲁棒的逆Nyquist阵列方法的智能设计流程140

4.3.1　正规矩阵参数优化设计方法的基本思路142

4.3　正规矩阵参数优化(OPNORM)设计方法142

4.3.2　特征函数矩阵的参数化143

4.3.3　特征向量矩阵的参数化145

4.3.4　控制器的简化147

4.3.5　正规矩阵参数优化方法的智能设计流程149

4.3.6　论增益平衡技术151

第5章　控制系统的智能设计软件IntelDes153

5.1　IntelDes的概貌153

5.2　IntelDes 3.0的功能及界面简述154

5.3　矩阵文件及维护功能159

5.3.1　矩阵列表159

5.3.2　矩阵的创建和编辑159

5.3.3　矩阵的删除和更名160

5.4.1　传递函数矩阵分析161

5.4　传递函数矩阵的分析及运算功能161

5.3.5　矩阵的其他维护功能161

5.3.4　矩阵的打印和索引打印161

5.4.2　传递函数矩阵的运算165

5.5　控制系统设计功能166

5.5.1　IntelDes 3.0中的智能INA设计方法166

5.5.2　正规矩阵参数优化(OPNORM)设计方法173

5.5.3　其他几种设计方法177

5.6　控制系统仿真功能183

5.6.1　几种仿真算法的比较与评述183

5.6.2　IntelDes 3.0的仿真功能185

5.7　系统运行参数的设定功能194

5.7.1　数据输出格式的设定194

5.7.2　频率范围的设定194

5.7.3　要求的设计指标的设定196

5.7.4　仿真参数的设定196

5.8.1　智能数据管理机制197

5.8　工具/帮助功能的使用197

5.8.2　表达式计算平台199

5.8.3　帮助系统200

第6章　控制系统的智能设计实例202

6.1　抽取对象响应特征设计方法实例202

6.2　鲁棒的逆Nyquist阵列(RINA)设计方法实例204

6.3　正规矩阵参数优化(OPNORM)设计方法实例之一：汽轮发电机组转速和端电压控制器设计210

6.4　正规矩阵参数优化(OPNORM)设计方法实例之二：导弹自动驾驶仪设计217

第7章　控制系统智能设计的发展前景229

附录　关于控制系统鲁棒性的一些数学准备知识234

A.1　酉空间234

A.2　酉矩阵237

A.3　正规矩阵238

A.4　奇异值分解242

A.4.1　奇异值分解的存在性242

A.4.2　奇异值分解的惟一性问题248

A.4.3　正规矩阵的奇异值249

A.4.4　奇异值分解的一些用途250

A.5　线性方程组的最小二乘解问题256

A.5.1　最小二乘解与法方程256

A.5.2　用广义逆矩阵求最小二乘解257

A.6　向量的范数258

A.6.1　定义向量范数的条件259

A.6.2　几种常用的向量范数259

A.7　矩阵的范数260

A.7.1　定义矩阵范数的条件261

A.7.2　定义矩阵范数的一种方法261

A.7.3　矩阵的谱范数262

A.7.4　矩阵的Frobenius范数262

A.7.5　矩阵范数的一些性质263

A.8　矩阵的和与积的特征值和奇异值264

参考文献267