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第1章 绪论 1

1.1 自适应控制的被控对象和特点 1

1.1.1 反馈控制的被控对象和特点 1

1.1.2 自适应控制的被控对象和特点 2

1.2 自适应控制的定义 3

1.3 自适应控制的主要类型 4

1.3.1 自校正控制器 4

1.3.2 模型参考自适应控制器 5

1.3.3 自校正控制与模型参考自适应控制的关系 6

1.4 自适应控制的理论问题 7

1.4.1 稳定性和收敛性 7

1.4.2 鲁棒性 8

1.4.3 其他的理论问题 8

1.5 自适应控制技术的应用概况 8

1.6 本书组织结构 9

参考文献 10

第2章 动态模型与参数估计 12

2.1 概述 12

2.2 离散时间随机线性模型 12

2.2.1 后移算子多项式 12

2.2.2 确定性线性模型 14

2.2.3 随机干扰模型 16

2.2.4 随机线性模型 18

2.3 参数估计 18

2.3.1 过程辨识简介 18

2.3.2 参数估计 20

思考题和习题 34

参考文献 36

第3章 自校正控制 37

3.1 概述 37

3.2 自校正调节器 38

3.2.1 最小方差调节器和最小方差控制器设计 38

3.2.2 自校正调节器设计 47

3.3 最小方差自校正控制器 51

3.3.1 控制问题描述 51

3.3.2 最小方差自校正控制器设计 52

3.4 广义最小方差自校正控制器 55

3.4.1 广义最小方差控制器设计 55

3.4.2 广义最小方差自校正控制器设计 60

3.4.3 仿真实验 62

3.5 自校正前馈控制器 65

3.5.1 广义最小方差前馈控制器设计 65

3.5.2 广义最小方差自校正前馈控制器设计 70

3.5.3 仿真实验 72

3.5.4 自校正前馈控制算法的全局收敛性分析 75

3.6 零极点配置自校正控制器 87

3.6.1 零极点配置控制器设计 87

3.6.2 零极点配置自校正控制器设计 92

3.6.3 仿真实验 97

3.6.4 其他几种零极点配置自校正控制器简介 99

3.7 自校正PID控制 100

3.7.1 PID控制器设计 101

3.7.2 自校正PID控制器设计 103

3.7.3 仿真实验 104

3.8 广义预测自适应控制 106

3.8.1 引言 106

3.8.2 广义预测控制器设计 107

3.8.3 广义预测自适应控制器设计 114

3.8.4 仿真实验 116

思考题和习题 122

参考文献 124

第4章 模型参考自适应控制 126

4.1 概述 126

4.2 线性状态空间模型、Hurwitz矩阵及伪逆 126

4.3 模型跟随控制器 128

4.3.1 控制问题描述 128

4.3.2 模型跟随控制器设计 129

4.3.3 稳定性和收敛性分析 131

4.3.4 仿真实验 131

4.4 基于Lyapunov稳定性理论的模型参考自适应控制器 133

4.4.1 模型参考自适应控制概述 133

4.4.2 Lyapunov稳定性理论 135

4.4.3 基于Lyapunov稳定性的模型参考自适应控制器设计 139

4.4.4 仿真实验 145

4.5 基于Popov超稳定性理论的模型参考自适应控制器 147

4.5.1 正实性和正实引理 148

4.5.2 Popov超稳定性理论 150

4.5.3 基于Popov超稳定性理论的模型参考自适应控制器设计 152

4.5.4 仿真实验 160

思考题和习题 164

参考文献 165

第5章 多变量自适应控制 167

5.1 概述 167

5.2 多变量离散时间随机线性模型与参数估计 168

5.2.1 多变量离散时间随机线性模型 168

5.2.2 参数估计 171

5.3 多变量广义最小方差自适应控制 172

5.3.1 多变量广义最小方差控制器设计 172

5.3.2 多变量广义最小方差自适应控制器设计 177

5.3.3 仿真实验 179

5.3.4 全局收敛性分析 180

5.4 多变量自适应解耦控制 182

5.4.1 多变量广义最小方差解耦控制器设计 182

5.4.2 多变量自适应解耦控制器设计 188

5.4.3 仿真实验 191

5.4.4 全局收敛性分析 194

思考题和习题 201

参考文献 202

第6章 非线性自适应控制 204

6.1 概述 204

6.2 非线性动态模型及参数估计 204

6.2.1 非线性动态模型 204

6.2.2 非线性模型辨识算法 206

6.3 基于未建模动态补偿的非线性切换控制器设计 210

6.3.1 控制问题描述 211

6.3.2 基于未建模动态补偿的非线性切换控制器 211

6.3.3 性能分析 215

6.3.4 加权多项式选择 219

6.4 基于未建模动态补偿的非线性自适应切换控制器设计 221

6.4.1 控制问题描述 221

6.4.2 基于未建模动态补偿的非线性自适应切换控制器 222

6.4.3 全局收敛性分析 226

6.4.4 仿真实验 233

6.4.5 非线性自适应切换控制算法改进 235

6.5 基于未建模动态补偿的非线性多变量切换控制器设计 237

6.5.1 控制问题描述 238

6.5.2 基于未建模动态补偿的非线性多变量切换控制器 239

6.5.3 性能分析 242

6.5.4 加权多项式矩阵选择 245

6.6 基于未建模动态补偿的非线性多变量自适应切换控制器设计 245

6.6.1 控制问题描述 245

6.6.2 多变量自适应切换控制器 246

6.6.3 全局收敛性分析 250

6.6.4 仿真实验 254

6.7 基于虚拟未建模动态驱动的多变量非线性自适应切换控制 257

6.7.1 引言 257

6.7.2 控制器驱动模型与虚拟未建模动态的概念 259

6.8 虚拟未建模动态驱动的非线性自适应控制器设计 262

6.8.1 控制问题描述 262

6.8.2 基于虚拟未建模动态驱动的多变量非线性控制器 262

6.8.3 全局收敛性分析 270

6.8.4 仿真实验 276

思考题和习题 284

参考文献 286

第7章 自适应控制应用 288

7.1 概述 288

7.2 自校正调节器在车辆悬架系统的应用 288

7.2.1 车辆悬架系统简介 288

7.2.2 控制问题描述 290

7.2.3 车辆悬架系统的最小方差自校正调节器 291

7.2.4 应用结果分析 292

7.2.5 调节器改进 296

7.3 广义预测自适应控制在太阳能集热器的应用 297

7.3.1 太阳能集热器简介 297

7.3.2 控制问题描述 298

7.3.3 太阳能集热器的广义预测自适应控制 299

7.3.4 应用结果分析 303

7.4 模型参考自适应控制在船舶自动驾驶仪的应用 305

7.4.1 船舶驾驶仪简介 305

7.4.2 控制问题描述 305

7.4.3 船舶驾驶的模型参考自适应控制 308

7.4.4 应用结果分析 312

7.5 多变量自适应解耦控制在工业电加热炉的应用 313

7.5.1 工业电加热炉简介 313

7.5.2 控制问题描述 314

7.5.3 工业电加热炉的多变量自适应解耦控制 314

7.5.4 应用结果分析 317

7.6 非线性自适应切换控制在单容水箱的应用 318

7.6.1 单容水箱简介 318

7.6.2 控制问题描述 319

7.6.3 单容水箱的非线性自适应切换控制器 319

7.6.4 实验结果分析 322

7.7 多变量智能解耦控制在钢球磨煤机制粉系统的应用 323

7.7.1 引言 323

7.7.2 钢球磨煤机制粉系统简介 324

7.7.3 钢球磨煤机制粉系统动态模型 325

7.7.4 智能解耦控制 329

7.7.5 工业应用 336

7.7.6 小结 343

参考文献 343

附录A 346

A.1 几个重要引理 346

A.2 Martingale（鞅）及有关定理 349