自适应控制(第2版)

　　本书主要介绍线性模型参考自适应和自校正控制基本理论，以及各种实用的设计方法。内容包括：从一般形式线性微分方程入手，给出参数自适应的基本概念及自适应发展概况；用三种统一格式，概括了1974年以来用李雅普诺夫稳定理论，设计出的各种主要增广误差信号形式模型参考自适应方法；用波波夫超稳定理论设计出不用增广误差信号的结构简单实用的方法；从对象模型参数已知入手，参数未知时，用辩识参数代替已知参数得到了自校正预报、自校正调节器和控制器等各种实用的自校正方法；然后给出模型参考和自校正的统一格式，用统一格式方程分析系统的稳定性和收敛性，并简单地讨论了鲁棒性问题；最后给出应用实例，证明自适应的优越性。本书提供的各种实用设计方法通俗易懂，且具有常规反馈控制所没有的克服对象模型参数的不确定性和扰动性能，尤其适合于参数未知和慢时变的对象，也可供从事自动控制工作的工程师在实际中选用。.
　　 本书是高等理工类院校“控制理论与控制工程”专业研究生教材和高年级本科生选修课教材，也可作为相近专业参考教材。...

第2版前言..
第1版前言
第一章 综述
第一节 引言
第二节 自适应控制的基本概念和定义
第三节 自适应控制原理和数学模型
第四节 自适应控制系统发展概况
第二章 用李雅普诺夫稳定理论设计mrac系统
第一节 利用对象输出微分设计mrac系统
第二节 利用对象输入输出测量值设计mrac系统
第三节 间接法设计mrac系统的一种改进方案
习题与思考题
第三章 用波波夫超稳定理论设计mrac系统
第一节 正实函数和动态系统的正实条件
第二节 超稳定理论
第三节 利用对象输入输出微分设计mrac系统
第四节 用微分反馈网络设计mrac系统
第五节 用滤波导数和零状态等价关系设计mrac系统
第六节 适合于任意阶数的滤波导数mrac系统设计方法
第七节 适合于任意阶数的滤波导数mrac系统设计方法

　　本书在1990年版的基础上，作了适当的增删，将1990年以来的研究成果，符合本书体系的融进了书中。.
　　为了便于学生的理解和掌握，对于模型参考自适应控制系统(MRACS)是从被控对象输出各阶导数可测入手，虽然不适用，但结构简单，物理概念清晰；然后介绍对象输出各阶导数不可测的各种设计方法，并推广之。对于自校正控制(ST℃)，都是从参数已知开始讨论和分析，参数未知时用辨识参数代替已知参数，就构成了自校正调节器、自校正控制器、极点配置自校正调节器和控制器等。本书以介绍线性单变量连续系统为主，离散系统为辅。下面分别介绍各章的特点和体系。
　　第一章综述：从线性连续微分方程入手，指出线性系统是参数(微分方程系数)和状态(输入、输出及各阶导数)乘积之和。系统的稳定性、收敛性、希望性能等，取决于状态和参数。这个思想贯彻了本书的始终。此外，介绍了自适应控制原理和所用的数学模型。最后，综述了自适应系统的发展趋势和应用概况。
　　第二章用Lyapunov稳定理论设计MRACS：将1974年以来用Lvapunov稳定理论的各种主要采用增广误差信号的设计方法，用对象输出各阶导数可测和不可测及间接设计方法，三个统一格式全面概括了这个发展阶段，指出这些方法可调参数太多，结构复杂不适用的缺点，并作了适当的改进。引出下一章不用增广误差信号的设计方法。
　　第三章用Popov超稳定理论设计MRACS：这是我们多年来研究的主要成果。不仅去掉了对象输出各阶导数可测的假定条件，针对第二章的缺点，用Popov超稳定理论设计出各种结构简单、可调参数很少、实用的MR_ACS。为了解决各阶导数不可测和参数不能直接调整问题，我们引进了前馈和反馈补偿网络，用滤波导数代替对象不可测导数进行状态反馈。用调节前馈和反馈补偿网络参数，达到等效调节对象参数的目的。..
　　书中先给出了四种基本设计方法：微分反馈网络，零状态等价，新结构设计方案，从参考模型取状态方案。指出微分反馈网络不适用的原因；零状态等价只适用于低价系统；后两种适用于任意相对阶数。指出了它们的优点及改进方法。根据工程实际需要进一步推广到其他领域：从无干扰到有干扰；从同阶跟随同阶到高阶跟随低阶及跟随参考序列；从定常参考模型到非定常参考模型；从单变量到多变量；从连续到离散；从无滞后到有滞后；从最小相位到非最小相位系统
　　等。沿着这个体系进行了研究，取得了一些成果，也发现了一些新的有待进一步研究的问题，启发学生去完善和构造新的系统。第二、三章设计思想可以交换使用。
　　第四章自校正控制：从模型参数已知最优预报开始过渡到参数未知的自校正预报，从模型参数已知的最小方差控制过渡到参数未知的自校正调节器，各节都是按此思路叙述。为了解决自校正调节器不适合于非最小相位系统等问题，引出了自校正控制器和极点配置自校正调节器和控制器。掌握了这些自校正基本思想和方法后，将其推广到LQC自校正、时变自适应、PID自校正、多变量自校正等领域。
　　最后给出了MRAC和自校正的统一格式。两者不仅存在着参数自适应的共性，与线性系统参数已知情况下，极点配置和既配置极点又配置零点的精确模型匹配设计法比较，参数自适应控制相当于是用调参数既配置极点也配置零点的动态零极点配置设计方法。
　　第五章自适应控制的品质分析。前面各章已全面分析了自适应控制参数不确定性和对象达到期望性能的方法。这章除用统一格式从理论上分析自适应控制的稳定性和收敛性外，还对自适应控制所用的对象模型与实际对象模型在结构上的不确定性(与实际对象阶数不同，与实际对象相对阶数不同时等)进行初步分析，即所谓自适应鲁棒性问题。
　　第六章自适应控制应用，介绍两种控制方式的应用实例，来说明自适应控制的优越性。
　　本书总结了吴士昌教授20多年来在自适应控制领域，主要是模型参考自适应领域的符合本书体系的研究成果，并融进了教学中的体会和理解，用通俗易懂的语言由简单到复杂，由浅入深地介绍给读者。
　　全书各章自成体系，并用统一格式将MRAC和STC统一起来，然后分析它的稳定性、收敛性和鲁棒性，构成了总的体系。
　　全书由吴忠强教授(博士)主持编写，融进了他的想法和研究成果。由吴士昌教授校阅修改，还得到王绍仙、王子洋、王凤琴、易之光、李兵、赵翠俭、冀尔康、李伟等诸多研究生的协助，谨向他们致谢!由于我们水平有限，错误和不妥之处在所难免，请批评指正。...
　　燕山大学：吴士昌、吴忠强
　　2004年6月