自校正和自适应控制 理论与应用PDF电子书下载

目录 1

译者的话 1

原序 1

第一章 自适应控制导论 1

1.1 引言 1

1.2 控制器的设计方法 6

1.2.1 受控过程的数学模型 7

1.2.2 最优控制 7

1.2.3 经典控制 11

1.2.4 系统辨识 12

1.2.5 自适应控制 13

1.2.6 极值控制 16

1.3 随机控制的结构性质 17

1.3.1 控制问题的结构性质 18

1.3.1.1 中性 18

1.3.1.2 分离性 19

1.3.1.3 确定性等价 20

1.3.2 充分条件 22

1.3.3 随机控制律的性质 23

1.3.4 自适应控制中的谨慎控制和试探控制 25

1.4 自适应控制的现状 28

1.4.1 自校正控制 29

1.4.2 模型参考自适应控制 33

1.4.3 次最优自适应控制 35

1.4.4 仿真和比较研究结果 37

1.5 结论 42

参考文献 43

第二章 自校正控制器导论 48

2.1 引言 48

2.2 系统模型 53

2.2.1 预报模型 60

2.3 递推参数估计 63

2.3.1 动态模型参数的递推估计 67

2.4 最小方差控制和自校正调节器 71

2.5 广义最小方差控制和自校正控制器 76

2.5.1 预报控制的一些解释 78

2.5.2 自校正控制方面的情况 82

2.5.3 前馈 84

2.6 显式极点配置算法 85

2.6.1 极点配置调节器 85

2.6.2 极-零配置伺服控制器 88

2.7 自校正控制的一些最新进展 91

2.7.1 状态空间方法 91

2.7.2 “混合”自校正方法 95

2.8 结论 97

参考文献 98

第三章 多变量自校正调节器 100

3.1 引言 100

3.2.1 系统表示 102

3.2 数学预备知识 102

3.2.2 采样系统注释 103

3.2.3 互换性问题 104

3.3 离线控制策略 104

3.3.1 最优调节器综合 104

3.3.1.1 最小方差调节 105

3.3.1.2 次优最小方差调节 106

3.3.2 调节器的经典综合方法 107

3.3.2.1 极点配置 108

3.4 自校正算法 110

3.4.1 最优自校正调节器 111

3.4.1.1 最小方差自校正调节 111

3.4.1.2 次优最小方差自校正调节 112

3.4.2 极点配置自校正调节器 113

3.5 例子 116

3.5.1 移动极点的多变量调节器 117

3.5.2 用于环路时间延迟不等的系统的移动极点的多变量自校正调节器 120

3.6 结论 121

参考文献 124

第四章 连续自适应控制系统的稳定性和收敛性 126

4.1 引言 126

4.2 早期的进展 127

4.3 稳定性问题 128

4.4 基于李雅普诺夫稳定理论的设计方法 130

4.5 正实传递函数的重要性 132

4.6 超稳定性理论在综合自适应控制中的应用 134

4.7 纳伦德拉误差模型 137

4.8 实际应用情况 142

4.9 进一步的研究课题 143

参考文献 143

第五章 离散自适应控制器的一些性质 145

5.1 引言 145

5.2 控制目标 147

5.2.1 模型参考控制 148

5.2.2 控制律的表示 149

5.3 自适应算法 151

5.3.1 预报估计 152

5.3.2 控制律 152

5.3.3 向量x的估计 153

5.3.4 估计器的输出误差 154

5.3.5 估计器输入误差——随机算法 155

5.3.6 估计器输入误差——非随机情况 155

5.4 估计器增益 156

5.4.1 简单例子 157

5.4.2 矩阵增益 158

5.4.3 标量增益 159

5.5 估计器的性质 160

5.5.1 表示EL——矩阵情况 160

5.5.4 二次型 161

5.5.3 表示E0——矩阵情况 161

5.5.2 表示E2——标量情况 161

5.5.5 EL的性质——矩阵情况 162

5.5.6 E0的性质——矩阵情况 163

5.5.7 E1的性质——标量情况 164

5.6 误差反馈系统 165

5.6.1 非随机误差系统——矩阵情况 166

5.6.2 非随机误差系统——标量情况 168

5.6.3 随机误差系统（k＝1） 168

5.6.4 控制律误差系统 168

5.7 稳定性 169

5.7.1 矩阵增益算法 170

5.7.2 标量增益算法 171

5.7.3 算法的比较 173

5.7.4.1 标量情况：α＝0，β＜1 174

5.7.4.2 多重递推方法 174

5.7.4 控制误差 174

5.8 随机收敛性 175

5.8.1 鞅收敛定理 177

5.8.2 鞅法——矩阵情况 178

5.8.3 标量增益算法——上鞅方法 181

5.8.4 雍的方法 183

5.8.5 算法的比较 185

5.9 结论 186

参考文献 187

第六章 自校正控制器的实现 189

6.1 引言 189

6.2 基本自校正调节器 191

6.2.1 数据结构和基本子程序 192

6.3 数值上稳定的参数估计 197

6.4 偏移和负载扰动 203

6.4.1 负载扰动 206

6.5 强韧性 206

6.5.1 控制器的强韧性 207

6.5.2 估计的强韧性 208

6.6 参数选择 210

6.6.1 系统参数 210

6.6.2 控制器参数 211

6.6.3 估计器参数 211

6.7 实际例子 212

6.7.1 过程 213

6.7.2 试验 214

6.8 结论 217

参考文献 218

第七章 离散模型参考自适应系统的系统设计方法 220

7.1 引言 220

7.2 稳定性理论的一些基础知识 222

7.3 超稳定性设计方法 224

7.4 任意模型特性的设计 228

7.5 收敛性的改善 231

7.6 通用自适应控制律 233

7.7 通用控制律 236

7.8 独立参数的确定 239

7.9 通用方法举例 242

7.10 通用设计方法的简化 246

7.10.1 没有延迟时间的对象的简化 246

7.10.2 误差信号v（k）的简化计算 247

7.10.3 借助于分割参考模型的简化 247

7.10.4 借助于串联模型的简化 248

7.10.5 一种特定情况——莫诺波利的“增广误差”方法 249

7.1 1 结论 250

参考文献 250

第八章 未知多变量对象的设定值跟踪和扰动抑制控制器的设计 252

8.1 引言 252

8.2 模拟控制器 253

8.2.1 分析 253

8.2.2 说明例子 255

8.3 数字控制器 258

8.3.1 分析 258

8.3.2 说明例子 260

8.4 结论 262

8.5 附录 263

参考文献 264

第九章 采用变结构系统理论的控制器设计 266

9.1 引言 266

9.2 二阶标量问题 267

9.3 具有标量控制的相变量规范系统 269

9.4 多变量变结构系统 270

9.4.1 滑动 271

9.4.2 控制函数选择 275

9.4.3 递阶控制算法 276

9.5 模型跟踪控制系统 277

9.6 模型跟踪控制系统举例 282

9.7 自适应控制器 285

9.7.1 基本策略 286

9.7.2 修正策略 290

9.7.3 切换超平面 291

9.8 结论 292

参考文献 293

第十章 关于未知或意义不明的多变量系统的鲁棒控制的简单模型 296

10.1 引言 296

10.2 单输入-单输出系统——一种富有启发性的情况 299

10.3 离散一阶滞后系统：多变量情况 304

10.4 采用一阶近似模型设计未知离散多变量系统的控制 306

10.4.1 一阶近似模型的建立 307

10.4.2 实际反馈系统的稳定性和性能 308

10.4.3 灵敏度和鲁棒性 309

10.5 说明例子 310

10.5.1 液位控制：单输入-单输出例子 311

10.5.2 开环不稳定的多变量对象的数字控制 313

10.6 量测非线性的影响 316

10.7 结论 317

参考文献 319

第十一章 单变量和多变量自校正控制器的应用 321

11.1 引言 321

11.2 自校正控制 324

11.2.1 多输入-单输出系统 324

11.2.2 参数估计 328

11.2.3 闭环性质 331

11.2.4 多输入-多输出系统 334

11.3 试验性精馏塔对象和数学模型 336

11.4 仿真和试验结果 339

11.4.1 采用Gc补偿器的性能特性 339

11.4.2 负载扰动的抑制 343

11.4.3 精馏塔的控制 344

11.4.4 多变量多速率自校正控制 360

11.5 结论 363

参考文献 364

第十二章 自校正技术在发动机控制中的应用 367

12.1 引言 367

12.2 控制结构 368

12.3 柴油发动机的调节——系统模型 370

12.4 试验台 373

12.4.1 发动机 373

12.4.2 试验台 373

12.4.3 计算机 374

12.5 自校正试验 374

12.5.1 自校正器的建立 374

12.5.2 试验周期 377

12.5.3 控制限度 378

12.6 试验结果 378

12.6.1 初始校正和再校正 379

12.6.2 扰动的抑制 380

12.6.3 其他的试验观察 381

12.7 结论——发动机的管理系统 382

参考文献 383

第十三章 保持和操纵水上船舶航向的自校正控制器 385

13.1 引言 385

13.2 船舶动态特性的数学模型 386

13.2.1 线性模型 386

13.2.2 非线性模型 388

13.2.3 参数变化 389

13.2.4 海波扰动效应 389

13.3 船舶驾驶的自校正控制 390

13.3.1 自校正控制器算法 390

13.3.2 最优控制与自校正控制的比较 391

13.3.3 非线性船舶模型的自校正控制 393

13.3.4 时变船舶模型的自校正控制 394

参考文献 398

13.4 结论 398

第十四章 船舶定位系统的自校正控制 401

14.1 引言 401

14.2 系统描述 402

14.2.1 低频运动 402

14.2.2 高频运动 404

14.3 滤波问题 406

14.3.1 自校正滤波器的设计 407

14.3.3 卡尔曼滤波器 409

14.3.2 自校正滤波算法 409

14.4 滤波问题的试验结果 412

14.5 控制问题 417

14.6 控制试验结果 419

14.7 多变量情况 423

14.8 结论 425

参考文献 426

索引 428