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內(nèi)容簡介

　　本書在量化控制系統(tǒng)的編碼方案設(shè)計與穩(wěn)定性分析方面展開研究。針對目前文獻(xiàn)中常用的均勻量化器和對數(shù)量化器在設(shè)計量化控制系統(tǒng)時的缺點，例如，采用均勻量化器的量化控制系統(tǒng)的量化器參數(shù)設(shè)計和系統(tǒng)穩(wěn)定性分析較為復(fù)雜，而采用對數(shù)量化器的量化控制系統(tǒng)使用的信道碼率是無限的，這限制了它的實際應(yīng)用，本書提出一種適用于量化控制系統(tǒng)的新的編碼方案：基于球極座標(biāo)的編碼方案。這種編碼方案顯著不同于現(xiàn)有的編碼方案，它的編碼和解碼基于球極座標(biāo)，在量化控制系統(tǒng)設(shè)計中不但可以簡化系統(tǒng)設(shè)計和穩(wěn)定性分析，而且使用有限信道碼率，便于實際應(yīng)用。本書進(jìn)一步將球極座標(biāo)編碼方案應(yīng)用于若干種不同條件下的量化控制系統(tǒng)，保證量化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時這些應(yīng)用也證實了球極座標(biāo)編碼方案的上述優(yōu)點。球極座標(biāo)編碼方案是量化控制研究領(lǐng)域的新方法，為量化控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計提供新的手段。

作者簡介

　　王建，副教授，本科和碩士畢業(yè)于大連理工大學(xué)，2012年7月博士畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)，現(xiàn)工作于渤海大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院。目前從事量化控制系統(tǒng)的編碼方案設(shè)計與穩(wěn)定性分析方面的研究工作。在量化控制領(lǐng)域，提出了一種新的編碼方案：基于球極坐標(biāo)的編碼方案。這種編碼方案簡化了量化控制系統(tǒng)的設(shè)計和穩(wěn)定性分析，可實現(xiàn)已有編碼方案不易或不能完成的工作。目前主持國家自然科學(xué)基金面上項目一項。

圖書目錄

目錄
第1 章緒論. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
1.1 研究背景及意義. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 量化控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2.1 無噪聲信道條件下的量化控制研究. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2.2 噪聲信道條件下的量化控制研究. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3 目前的研究方法存在的問題. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.4 本書的主要研究工作. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
第2 章球極坐標(biāo)量化器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1 球極坐標(biāo)量化器簡介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.2 球極坐標(biāo)量化器的性質(zhì). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3 小結(jié). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
第3 章基于球極坐標(biāo)編碼方案的無噪聲信道系統(tǒng)穩(wěn)定性分析. . . . . . . . . . . . 22
3.1 問題描述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.2 編/解碼器設(shè)計及系統(tǒng)穩(wěn)定性分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.3 仿真. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.4 小結(jié). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
第4 章基于球極坐標(biāo)編碼方案的噪聲信道系統(tǒng)穩(wěn)定性分析. . . . . . . . . . . . . . 34
4.1 問題描述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.2 球極坐標(biāo)編解碼方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析和控制器設(shè)計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.4 求解控制器的算法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.5 仿真. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
4.6 小結(jié). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
第5 章基于球極坐標(biāo)編碼方案的網(wǎng)絡(luò)時延系統(tǒng)穩(wěn)定性分析. . . . . . . . . . . . . . 50
5.1 問題描述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
5.2 球極坐標(biāo)編碼方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.3.1 閉環(huán)系統(tǒng)的四種不同情況. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.3.2 穩(wěn)定性分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
5.4 控制器、編/解碼器設(shè)計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5.4.1 控制器、量化器設(shè)計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5.4.2 編解碼過程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
5.5 控制器設(shè)計方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
5.6 數(shù)值仿真. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
5.7 小結(jié). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
第6 章基于球極坐標(biāo)編碼方案利用控制輸入信息的網(wǎng)絡(luò)時延控制系統(tǒng)
穩(wěn)定性分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
6.1 問題提出. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
6.2 解碼器不利用控制輸入信息的編碼方案設(shè)計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
6.2.1 量化器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
6.2.2 編碼器和解碼器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
6.3 穩(wěn)定性分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
6.4 量化器設(shè)計和編碼/解碼過程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
6.4.1 量化器設(shè)計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
6.4.2 編碼/解碼過程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
6.5 解碼器利用控制輸入信息的編碼方案設(shè)計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
6.6 數(shù)值仿真. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
6.7 小結(jié). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
第7 章基于球極坐標(biāo)編碼方案的量化控制系統(tǒng)的輸入—狀態(tài)穩(wěn)定性
分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .84
7.1 問題描述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
7.2 量化器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
7.3 主要結(jié)果. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
7.4 有限碼率編碼方案下的輸入—狀態(tài)穩(wěn)定性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
7.4.1 有限碼率編碼方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
7.4.2 輸入—狀態(tài)穩(wěn)定性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
7.5 小結(jié). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
第8 章基于球極坐標(biāo)編碼方案的系統(tǒng)穩(wěn)定性及噪聲抑制性能分析. . . . . . 107
8.1 問題的提出. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
8.2 量化器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
8.2.1 量化誤差的估計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
8.2.2 球極坐標(biāo)編碼方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
8.2.3 主要結(jié)果. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
8.3 編碼方案的設(shè)計和主要結(jié)果的證明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
8.3.1 系統(tǒng)模型的進(jìn)一步推導(dǎo). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
8.3.2 編碼方案設(shè)計和主要結(jié)果所用的引理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112
8.3.3 編碼方案設(shè)計過程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
8.3.4 主要結(jié)果的證明.