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第一章 概论 1

1.1自适应控制的任务 1

目录 1

1.2自适应控制系统 2

1.3自适应控制系统的类型 3

1.3-1自校正控制系统 4

1.3-2模型参考自适应控制系统 5

1.3-3自寻最优控制系统 7

1.3-4变结构控制系统 8

1.3-5学习控制系统 8

1.4自适应控制的理论问题 9

1.4-1稳定性 9

1.4-4其他理论课题 10

1.5自适应控制技术的应用概况 10

1.4-3鲁棒性 10

1.4-2收敛性 10

习题 11

第二章 离散时间系统 13

2.1离散化方法 13

2.2连续时间系统的等价离散时间状态空间描述 14

2.2-1系统的零阶保持采样 14

2.2-2具有时滞的系统 17

2.2-3具有随机噪声的系统 18

2.3连续时间系统的等价脉冲传递函数 19

2.3-1系统的零阶保持采样 19

2.3-2具有时滞的系统 23

2.4离散模型参数的规范关系 26

2.4-1零阶保持法 26

2.4-2其他离散化方法 27

2.4-3离散模型参数规范关系的实现 29

2.5离散时间系统的极点和零点 32

2.6平移算子 37

2.6-1正向和反向平移算子 37

2.6-2脉冲传递算子和脉冲传递函数 40

2.7脉冲传递算子的实现和它的关联矩阵 41

2.7-1单变量脉冲传递算子与状态空间规范型的关系 41

2.7-2多变量H（q）的状态空间实现 46

2.7-3多变量系统的关联矩阵 51

2.8CARMA模型 56

2.8-1平稳随机过程 56

2.8-2随机扰动模型 58

2.8-3输入-输出模型的规范化 63

2.8-4cARMA模型的控制特征 66

2.8-5CARMA模型与状态空间规范型的关系 67

2.8-6多变量CARMA模型 68

2.9CARIMA模型 70

习题 71

第三章 系统辨识 76

3.1系统辨识的基本内容 76

3.1-1系统辨识的三要素 76

3.1-2系统辨识的内容和一般步骤 78

3.2最小二乘参数估计 79

3.2-1最小二乘估计 79

3.2-2最小二乘估计的性质 82

3.2-3加权最小二乘估计 88

3.2-4辅助变量法 89

3.2-5广义最小二乘估计 90

3.3-1基本算法 92

3.3递推最小二乘参数估计 92

3.3-2慢时变参数的实时算法 95

3.3-3递推辅助变量法 96

3.3-4递推广义最小二乘法 96

3.3-5增广矩阵法 97

3.3-6多输入-多输出系统的参数估计 98

3.4最大似然法 99

3.5数值稳定的递推算法 102

3.5-1递推算法中的数值问题 102

3.5-2平方根算法 103

3.5-3U-D分解算法 108

3.6闭环参数估计 112

3.6-1闭环辨识的基本概念 112

3.6-2能辨性条件 114

3.6-3基于离散模型参数规范关系的闭环参数估计方法 116

习题 118

第四章 自适应控制系统的设计基础 123

4.1ЛЯпУнОВ稳定性理论 123

4.1-1ЛЯпУнОВ意义下的稳定性 123

4.1-2ЛЯпУнОВ稳定性定理 126

4.2正实性和正实引理 130

4.2-1正实函数 131

4.2-2正实函数矩阵 133

4.2-3连续系统的正实引理 134

4.2-4离散系统的正实引理 137

4.3超稳定性理论 137

4.3-1超稳定性问题 137

4.3-2超稳定性的基本概念 138

4.3-3超稳定性定理 139

4.4-1随机控制问题 141

4.4随机自适应控制的理论基础 141

4.4-2双重效应和双重控制 143

4.4-3随机最优控制解 144

4.4-4具有随机参数的积分器的最优控制 145

4.4-5随机控制系统的结构特性 149

4.4-6随机控制策略 150

习题 150

第五章 模型参考自适应控制系统 153

5.1基本概念 153

5.1-1基本结构 153

5.1-2连续模型参考自适应控制系统的数学描述 154

5.1-3离散模型参考自适应控制系统的数学描述 156

5.2-1设计原理 158

5.2-2具有可调增益的MIT律的设计 158

5.2局部参数最优化设计方法 158

5.2-3具有多个可调参数的MIT律的设计 161

5.2-4MIT方案的稳定性 163

5.2-5稳定-优化设计方法 166

5.3采用ЛЯпУнОВ稳定性理论的设计方法 168

5.3-1设计问题 168

5.3-2具有可调增益的自适应律的设计 171

5.3-3增广误差信号设计法 174

5.3-4误差模型和稳定自适应控制器 178

5.4采用超稳定性理论的设计方法 195

5.4-1基本设计步骤 195

5.4-2基于状态方程描述的模型参考自适应控制系统的设计 195

5.4-3基于输入-输出方程描述的模型参考自适应控制系统的设计 201

5.5离散模型参考自适应控制系统 208

5.5-1离散误差模型和稳定自适应控制器 209

5.5-2具有最小预测误差的模型参考自适应控制系统 214

5.6模型参考自适应控制系统的鲁棒性 222

5.6-1鲁棒性问题 222

5.6-2稳定鲁棒性机理的分析 224

5.6-3带有死区的自适应算法 229

5.6-4σ-修正算法 233

5.6-5具有归一化变量的组合算法 240

习题 246

第六章 基于优化控制策略的自校正器 249

6.1最小方差自校正器 249

6.1-1最优预测和最小方差控制 249

6.1-2最小方差自校正调节器 254

6.1-3最小方差自校正控制器 260

6.1-4跟踪慢时变参数的数据遗忘技术 261

6.1-5采样周期的选择和多速率采样控制 264

6.1-6输出为平移平均过程的自校正调节器 266

6.1-7多变量自校正调节器 268

6.2广义最小方差自校正器 272

6.2-1最优预测和广义最小方差控制 273

6.2-2广义最小方差自校正控制器 279

6.2-3加权多项式的选择和它的自动整定 283

6.2-4广义最小方差自校正前馈控制器 286

6.2-5延迟未知或时变的过程的自校正控制 290

6.2-6多变量广义最小方差自校正控制器 293

6.3加权最小方差自校正器 302

6.3-1最优预测和加权最小方差控制 303

6.3-2加权最小方差自校正控制器 307

6.4LQG自校正器 310

6.4-1LQ控制器的设计方法 310

6.4-2基本LQG自校正调节器 314

6.4-3广义LQG自校正器——Riccati方程迭代法 318

6.4-4LQG自校正器——谱因子分解法 322

6.5长期预测自校正器 326

6.5-1长度后退控制原理 327

6.5-2基于非参数模型的长期预测自适应控制 328

6.5-3最优长期预测和Diophantine方程的递推解 331

6.5-4广义预测自校正控制 334

习题 341

第七章 基于常规控制策略的自校正器 347

7.1极点配置自校正器 347

7.1-1极点配置设计原理 347

7.1-2极点配置自校正调节器 351

7.1-3极点配置自校正控制器 357

7.1-4组合自校正器 360

7.1-5极-零配置自校正器 366

7.1-6状态空间极点配置自校正器 370

7.1-7广义预测极点配置自校正控制器 373

7.1-8多变量极点配置自校正器 382

7.2自校正PID控制器 389

7.2-1PID算式 389

7.2-2简单的自校正PID控制器 390

7.2-3基于离散设计法的自校正PID控制器 391

7.2-4基于连续设计法的自校正PID控制器 394

7.3自适应Dahlin数字控制器 400

7.3-1Dahlin数字控制器 400

7.3-2自适应控制策略 402

7.4自适应无波纹有限拍数字控制器 404

7.4-1无波纹有限拍数字控制器 404

7.4-2自适应无波纹有限拍控制器 405

习题 407

8.1自寻最优控制系统 411

8.1-1切换法 411

第八章 其他形式的自适应控制系统 411

8.1-2摄动法 414

8.1-3峰值保持法 415

8.1-4模型定向法 416

8.2变结构控制系统 419

8.2-1变结构控制系统的滑态和基本特性 419

8.2-2单变量变结构控制器的设计 423

8.2-3多变量变结构控制器的设计 426

8.2-4变结构自适应模型跟踪控制系统 432

8.2-5变结构模型参考自适应控制系统 439

8.2-6自适应变结构控制器 441

8.3-1模糊集合，语言变量和模糊逻辑 445

8.3模糊自适应控制系统 445

8.3-2模糊控制器的设计 448

8.3-3模糊自适应控制器 450

8.4智能自适应控制系统 454

8.4-1专家自适应控制系统 454

8.4-2分层递阶智能控制 456

习题 457

第九章 自适应控制系统的应用 460

9.1卫星跟踪望远镜的模型参考自适应控制系统 460

9.1-1望远镜的控制要求和伺服控制系统 460

9.1-2自适应控制方案 461

9.1-3现场试验结果 463

9.2船舶驾驶的自适应控制 464

9.2-1船舶动态特性的数学模型 464

9.2-2海洋事业考察船的模型参考自适应控制 465

9.2-3超级油轮的自校工控制 469

9.3自适应控制在化工生产中的应用 472

9.3-1醋酸蒸发器的自校正调节器 472

9.3-2精馏塔的多变量自校正控制 474

9.3-3污水处理的自校正PI调节器 476

9.4自适应控制在造纸工业中的应用 478

9.4-1纸机模型 479

9.4-2绝干定量的组合自校正控制 480

9.4-3纸张水份的自校正调节器 480

9.5水泥生产过程的自校正控制 482

9.5-1水泥生料配料的多变量自校正控制 482

9.5-2水泥生产的自校正调节器 486

9.6-1电加热炉的数学模型 487

9.6-2电加热炉的多变量最小方差自校正调节器 487

9.6电加热炉的多变量自校正控制 487

9.6-3电加热炉的多变量广义最小方差自校正控制器 488

9.7核反应堆的自校正控制 491

9.7-1核反应堆的控制原理 491

9.7-2uRR反应堆一次载热剂出口温度的自校正前馈控制器 491

9.8自适应控制在机器人中的应用 493

9.8-1机器人系统的基本结构 493

9.8-2机器人的模型参考自适应控制 494

9.8-3机器人的广义预测极点配置自校正控制 497

9.9人工心脏的自适应控制 500

9.9-1心脏模型 500

9.9-2自校正PID控制策略 502

9.9-3试验结果 503

结语 505

参考文献 507