[科普中国]-自适应控制

内容简介

自适应控制的研究对象是具有一定程度不确定性的系统，这里所谓的“不确定性”是指描述被控对象及其环境的数学模型不是完全确定的，其中包含一些未知因素和随机因素。

任何一个实际系统都具有不同程度的不确定性，这些不确定性有时突出在系统内部，有时突出在系统的外部。从系统内部来讲，描述被控对象的数学模型的结构和参数，设计者事先并不一定能准确知道。作为外部环境对系统的影响，可以等效地用许多扰动来表示。这些扰动通常是不可预测的。此外，还有一些测量时产生的不确定因素进入系统。面对这些客观存在的各式各样的不确定性，如何设计适当的控制作用，使得某一指定的性能指标达到并保持最优或者近似最优，这就是自适应控制所要研究解决的问题。

自适应控制和常规的反馈控制和最优控制一样，也是一种基于数学模型的控制方法，所不同的只是自适应控制所依据的关于模型和扰动的先验知识比较少，需要在系统的运行过程中去不断提取有关模型的信息，使模型逐步完善。具体地说，可以依据对象的输入输出数据，不断地辨识模型参数，这个过程称为系统的在线辩识。随着生产过程的不断进行，通过在线辩识，模型会变得越来越准确，越来越接近于实际。既然模型在不断的改进，显然，基于这种模型综合出来的控制作用也将随之不断的改进。在这个意义下，控制系统具有一定的适应能力。比如说，当系统在设计阶段，由于对象特性的初始信息比较缺乏，系统在刚开始投入运行时可能性能不理想，但是只要经过一段时间的运行，通过在线辩识和控制以后，控制系统逐渐适应，最终将自身调整到一个满意的工作状态。再比如某些控制对象，其特性可能在运行过程中要发生较大的变化，但通过在线辩识和改变控制器参数，系统也能逐渐适应。

常规的反馈控制系统对于系统内部特性的变化和外部扰动的影响都具有一定的抑制能力，但是由于控制器参数是固定的，所以当系统内部特性变化或者外部扰动的变化幅度很大时，系统的性能常常会大幅度下降，甚至是不稳定。所以对那些对象特性或扰动特性变化范围很大，同时又要求经常保持高性能指标的一类系统，采取自适应控制是合适的。但是同时也应当指出，自适应控制比常规反馈控制要复杂的多，成本也高的多，因此只是在用常规反馈达不到所期望的性能时，才会考虑采用。

内容简介《自适应控制》主要介绍自适应控制系统的工程控制理论、设计方法和应用实例。全书共7章。第1章主要介绍自适应控制的作用、结构、类型和应用概况，第2章介绍一些常用的系统辨识方法，第3章介绍自校正控制系统，第4章和第5章主要介绍模型参考自适应控制系统的基本原理和设计，第6章介绍其他形式的自适应控制系统，第7章是应用举例。《自适应控制》既可作为自动化、计算机科学与技术以及相关专业高年级本科生和研究生的教材，也可供相关专业技术人员阅读。

图书目录第1章 概论

§1.1 自适应控制系统的研究对象和特点

§1.2 自适应控制系统的基本结构和分类

§1.3 自适应控制的主要理论问题

§1.4 自适应控制的应用概况

第2章 实时参数估计

§2.1 系统辨识的基本内容

§2.2 随机过程概论

§2.3 经典的辨识方法

§2.4 控制系统的数学描述

§2.5 线性参数模型最小二乘估计

§2.6 线性参数模型极大似然估计

§2.7 递推算法的收敛性

§2.8 各种估计方法的选用和初步比较

§2.9 过程模型结构辨识

§2.10 闭环参数估计

第3章 自校正控制系统

§3.1 概述

§3.2 Diophantine方程

§3.3 最小方差调节器

§3.4 自校正调节器

§3.5 广义最小方差控制

§3.6 自校正控制器

§3.7 极点配置白校正调节器

§3.8 极点配置自校正控制器

§3.9 多变量自校正控制

§3.10 自校正PID控制器

第4章 模型参考适应控制系统设计基础

§4.1 Lyapunov稳定性理论

§4.2 正实引理及其应用

§4.3 超稳定性理沦

第5章 模型参考自适应控制系统

§5.1 概述

§5.2 局部参数优化设计

§5.3 基于Lyapunov稳定性理论的设计方法

§5.4 基于超稳定性理论的状态方程设计方法

§5.5 模型参考自适应系统的鲁棒性问题

第6章 其他形式的自适应控制系统

§6.1 模糊自适应控制系统

§6.2 具有人工神经网络的自适应控制系统

§6.3 自适应逆控制

第7章 自适应控制系统的应用

§7.1 船舶驾驶的自适应控制

§7.2 温度自校正控制

§7.3 工业自适应控制器及其应用

§7.4 飞机自适应驾驶仪

参考文献