加权的矩阵Padé-型逼近及其在控制论中应用

加权的矩阵Padé-型逼近及其在控制论中应用

论文摘要

本文完善和推广了在矩阵内积空间上的矩阵Padé-型逼近的理论和方法。建立了赋范型矩阵Padé-型逼近,给出了它的行列式公式和结构分析。构造了加权的矩阵Padé-型逼近,特别地给出了确定加权的矩阵Padé-型逼近(m/1)Fω(z)的最佳权因子的方法。同时,本文讨论了矩阵Padé-型逼近方法在矩阵指数计算和控制论中模型简化问题上的应用。 文章内容主要分成三部分: 第一部分通过引入一种新的线性映射“A”,建立了赋范型矩阵Padé-型逼近,给出了它的行列式公式。利用赋范型行列式公式求矩阵Padé-型逼近,可以取不同的范数,具有计算简单、灵活、并适应于大规模矩阵计算的优点。而且给出了赋范型行列式公式的递推算法,分析了H-表和矩阵Padé-型表的结构。 第二部分对生成多项式v(z)引入数量权因子{ωk},构造了加权的矩阵Padé-型逼近,并给出了它的三种行列式公式。讨论了权因子的选择标准,具体介绍了确定加权的矩阵Padé-型逼近(m/1)Fω(z)的最佳权因子的方法,并且研究了加权的矩阵Padé-型逼近的高阶逼近和局部逼近。通过选取适当的权因子,对矩阵指数函数eAz用加权的矩阵Padé-型逼近可以达到很好的逼近效果。 第三部分介绍了矩阵Padé-型逼近方法在控制论模型简化中的应用。给出了关于矩阵Padé-型逼近的五种模型简化算法:1.矩阵Padé-型简化算法 2.Modal~Padé-型混合简化算法 3.占优极点~Padé-型混合简化算法 4.部分分式~Padé-型混合简化算法 5.Routh~Padé-型混合简化算法。文中实例表明了这些方法的有效性。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景和已有成果
  • 1.2 本文所做的主要工作
  • 第二章 矩阵Padé-型逼近
  • 2.1 矩阵Padé-型逼近的定义和误差公式
  • 2.2 矩阵Padé-型逼近的递推公式
  • 2.3 矩阵Padé-型逼近的代数性质
  • 2.4 矩阵Padé-型逼近的恒等式
  • 2.5 矩阵Padé-型逼近的图像分析
  • 第三章 矩阵Padé-型逼近的行列式公式和结构
  • 3.1 矩阵Padé-型逼近的内积型行列式公式
  • 3.2 矩阵Padé-型逼近的赋范型行列式公式
  • 3.3 矩阵Padé-型逼近转化成矩阵Padé逼近的条件
  • 3.4 矩阵Padé-型逼近的行列式递推公式
  • 3.5 矩阵Padé-型表的结构分析
  • 第四章 加权的矩阵Padé-型逼近
  • 4.1 加权的矩阵Padé-型逼近的定义
  • 4.2 加权的矩阵Padé-型逼近的行列式公式
  • 4.3 加权的矩阵Padé-型逼近的高阶逼近
  • 4.4 加权的矩阵Padé-型逼近的最佳权因子
  • 4.5 加权的矩阵Padé-型逼近的局部逼近
  • 4.6 加权的矩阵Padé-型逼近的收敛性定理
  • 第五章 矩阵Padé-型方法在控制论模型简化问题中的应用
  • 5.1 矩阵Padé-型简化算法
  • 5.2 部分分式~Padé-型混合简化算法
  • 5.3 Routh~Padé-型混合简化算法
  • 参考文献
  • 作者在攻读博士学位期间公开发表及完成的论文
  • 致谢
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