模型参考自适应控制导论
| 作者 |
| 丛书名 |
| 出版社 |
| 机械工业出版社 |
| ISBN |
| 9787111643395 |
| 简要 |
| 简介 |
| 内容简介 本书是作者结合30多年来的主要研究成果及教学经验编写而成的。第1章简要介绍了模型参考自适应控制理论的最新研究进展及目前遇到的一些挑战。第2章至第4章介绍了本书用到的基础数学知识，包含了非线性系统的基本概念以及用于稳定性分析的李雅普诺夫方法。第5章介绍了模型参考自适应控制的基本理论。第6章和第7章分别介绍了最小二乘参数辨识和函数近似及其在模型参考自适应控制中的应用。第8章和第9章阐述了自适应控制的鲁棒性问题并给出了多种有效提升鲁棒性的设计方法。第10章介绍了多种自适应控制方法在航空航天飞行控制中的应用实例。 本书既可以作为高等院校相关专业高年级本科生、硕士研究生和低年级博士研究生的教材，也可以作为相关领域工程技术人员的参考书。 |
| 目录 |
| 出版者的话 译者序 前言 关于作者 关于译者 第 1 章 绪论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1 背景介绍 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 自适应飞行控制系统的验证和确认 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2.1 自适应飞行控制系统的仿真验证 . . . . 5 1.2.2 自适应控制系统的评价指标 . . . . . . . . 6 1.3 小结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 第 2 章 非线性系统 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.1 平衡点和线性化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.2 局部稳定性和相平面分析 . . . . . . . . . 20 2.3 其他非线性现象 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.4 小结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.5 习题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 第 3 章 数学基础 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.1 向量范数和矩阵范数 . . . . . . . . . . . . . . 27 3.1.1 向量范数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.1.2 矩阵范数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.2 紧集 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.3 存在性和唯一性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.3.1 Cauchy 定理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.3.2 全局 Lipschitz 条件 . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.3.3 局部 Lipschitz 条件 . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.4 正定、对称和反对称矩阵 . . . . . . . . . . 34 3.4.1 正定矩阵和函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.4.2 反对称矩阵 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3.5 小结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.6 习题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 第 4 章 李雅普诺夫稳定性理论 . . . . . . . . . . 39 4.1 稳定的概念. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 4.1.1 稳定性定义 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.1.2 渐近稳定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.1.3 指数稳定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.2 李雅普诺夫直接法 . . . . . . . . . . . . . . . . 42 4.2.1 缘起 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 4.2.2 局部稳定的李雅普诺夫定理 . . . . . . . 46 4.2.3 指数稳定的李雅普诺夫定理 . . . . . . . 48 4.2.4 径向无界函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 4.2.5 全局渐近稳定的 Barbashin-Krasovskii定理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 4.2.6 LaSalle 不变集定理 . . . . . . . . . . . . . . . 50 4.2.7 微分李雅普诺夫方程 . . . . . . . . . . . . . 53 4.3 非自治系统的稳定性 . . . . . . . . . . . . . . 55 4.3.1 一致稳定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 4.3.2 一致有界 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 4.3.3 Barbalat 引理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 4.4 小结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 4.5 习题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 第 5 章 模型参考自适应控制 . . . . . . . . . . . . 65 5.1 模型参考自适应控制系统的组成 . . 67 5.1.1 不确定被控对象 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 5.1.2 参考模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 5.1.3 控制器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 5.1.4 自适应律 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 5.2 一阶单输入单输出系统的直接 模型参考自适应控制 . . . . . . . . . . . . . . 69 5.2.1 案例 I：a 和 b 未知，但 b 的符号已知 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 5.2.2 案例 II：a 和 b 均已知 . . . . . . . . . . . . .72 5.3 一阶单输入单输出系统的间接模型参考自适应控制 . . . . . . . . . . . . . . 74 5.4 二阶单输入单输出系统的直接模型参考自适应控制 . . . . . . . . . . . . . . 76 5.4.1 案例 I：A 和 B 未知，但 b 的符号已知 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 5.4.2 案例 II：A 和 B 均已知 . . . . . . . . . . . . 81 5.5 二阶单输入单输出系统的间接模型参考自适应控制 . . . . . . . . . . . . . . 82 5.6 多输入多输出系统的直接模型参考自适应控制 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 5.6.1 案例 I：A 和 未知，但 B 和 的符号已知 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85 5.6.2 案例 II：A 和 B 都已知，且 = I . . . 90 5.7 多输入多输出系统的间接模型参考自适应控制 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 5.8 小结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 5.9 习题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 第 6 章 最小二乘参数辨识. . . . . . . . . . . . . . .97 6.1 最小二乘回归 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 6.2 凸优化和最小二乘梯度法 . . . . . . . . . 99 6.3 持续激励和参数收敛 . . . . . . . . . . . . . 101 6.4 递归最小二乘 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 6.5 基于最小二乘参数辨识的间接自适应控制 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 6.6 信号微分的估计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 6.7 小结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 6.8 习题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 第 7 章 函数近似和非结构不确定性系统的自适应控制 . . . . . . . . . . . . . 117 7.1 基于最小二乘的多项式近似 . . . . . . 117 7.2 神经网络近似 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 7.3 非结构不确定性自适应控制 . . . . . . 123 7.3.1 需要矩阵逆的递归最小二乘直接自适应控制 . . . . . . . . . . . . . . . . 124 7.3.2 不需要矩阵逆的修正递归最小二乘直接自适应控制 . . . . . . . . 127 7.3.3 最小二乘梯度直接自适应控制 . . . . 130 7.3.4 神经网络近似的最小二乘梯度直接自适应控制 . . . . . . . . . . . . . . . . 135 7.3.5 神经网络近似的模型参考自适应控制 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 7.4 小结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 7.5 习题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 第 8 章 自适应控制的鲁棒性问题 . . . . . . 145 8.1 参数漂移 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 8.2 非最小相位系统 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 8.3 时滞系统 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 8.4 未建模动态. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .153 8.5 快速自适应. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .158 8.6 小结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 8.7 习题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 第 9 章 鲁棒自适应控制 . . . . . . . . . . . . . . . . 165 9.1 死区法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 9.2 投影法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 9.3 修正. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .173 9.4 e 修正 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 9.5 最优控制修正 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 9.5.1 最优控制 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 9.5.2 最优控制修正法的推导 . . . . . . . . . . 189 9.5.3 李雅普诺夫稳定性分析 . . . . . . . . . . 194 9.5.4 线性渐近特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .199 9.6 自适应回路重构修正 . . . . . . . . . . . . . 205 9.7 L1 自适应控制 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 9.8 归一化法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 9.9 自适应速率的协方差调节 . . . . . . . . 220 9.10 具有控制输入不确定性系统的最优控制修正 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 9.11 具有控制输入不确定性系统的双目标最优控制修正. . . . . . . . . . . .228 9.12 具有一阶慢执行机构动力学的奇异摄动系统自适应控制 . . . . . . . 240 9.13 具有未建模动态的线性不确定系统最优控制修正 . . . . . . . . . . . . . . 246 9.14 相对阶为 1 的非最小相位系统自适应控制 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 9.14.1 最小相位系统. . . . . . . . . . . . . . . . . .254 9.14.2 非最小相位系统 . . . . . . . . . . . . . . . 255 9.15 小结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .266 9.16 习题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .267 参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 第 10 章 航空航天应用案例 . . . . . . . . . . . . 273 10.1 一级倒立摆 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 10.2 机器人应用中的双摆 . . . . . . . . . . . . 277 10.3 飞机纵向动力学的自适应控制 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 10.4 递归最小二乘和神经网络俯仰姿态自适应飞行控制. . . . . . . . . . . .288 10.5 柔性飞机自适应控制 . . . . . . . . . . . . 295 10.6 自适应 LQG 颤振抑制控制 . . . . . . 305 10.7 自适应飞行控制. . . . . . . . . . . . . . . . .321 10.8 混合自适应飞行控制 . . . . . . . . . . . . 327 10.9 具有最优控制修正的 F-18 飞机自适应控制 . . . . . . . . . . . . . . . . 330 10.10 小结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337 10.11 习题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337 参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339 考试样题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343 索引 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351 |
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