發表於2024-11-05
本教材是清華大學“985”二期研究生建設課程配套教材,是教育部儀器科學與技術教學指導委員會建議的學科研究生培養核心知識點課程教材。
該教材是在董景新、吳鞦平編著的《現代控製理論與方法概論》的基礎上,補充現代控製新理論與方法重新編寫的。主要內容包括:控製係統的狀態空間數學模型;綫性控製係統狀態時域響應;綫性係統的能控性和能觀測性;係統的穩定性;綫性控製係統的綜閤方法;綫性及非綫性估計理論基礎;變分法求優控製;極大值原理;動態規劃法;綫性二次型優控製;綫性係統的隨機優控製;模型參考自適應控製;自校正控製;模糊控製;神經網絡控製;遺傳算法和免疫控製;其他智能控製以及倒立擺控製實例。該教材對現代控製理論基礎、優控製、自適應控製、智能控製均有所介紹;著重於概念的建立和理解,不追求嚴格的定理理論證明;引入較多例題幫助讀者理解概念和方法,側重於應用;同時將MATLAB軟件工具的應用引入教材。本書可作為《控製工程基礎(第4版)》(董景新等編著,清華大學齣版社,2015)的後續教材,主要麵嚮機械類、儀器類及其他非控製專業的高年級本科生和研究生,也可供相關領域的科技人員參考。
第1部分基礎知識
1概述
2控製係統的狀態空間數學模型
2.1狀態變量及狀態空間錶達
2.2狀態空間錶達式的建立
2.3狀態矢量的綫性變換
習題
3綫性控製係統狀態時域響應
3.1綫性連續定常係統狀態方程的解
3.2綫性連續時變係統狀態方程的解
3.3綫性離散係統狀態方程的解
3.4瞬態響應的計算機仿真方法
習題
4綫性係統的能控性和能觀測性
4.1綫性係統的能控性
4.2綫性係統的能觀測性
4.3係統結構的分解
習題
5係統的穩定性
5.1李雅普諾夫穩定性方法
5.2綫性係統漸近穩定的判彆方法
5.3非綫性係統的穩定性分析
5.4波波夫超穩定性方法簡介
習題
6綫性控製係統的綜閤
6.1係統構成及特性
6.2極點配置
6.3狀態重構問題
6.4係統鎮定和解耦問題
習題
7綫性估計理論基礎
7.1估計問題的提法和估計準則
7.2估計理論的發展
7.3最小二乘估計
7.4最小方差估計
7.5綫性最小方差估計
7.6卡爾曼濾波
7.7實用卡爾曼濾波技術
7.8聯邦濾波器
7.9幾種最優估計的優缺點比較
習題
8非綫性估計理論
8.1非綫性估計技術的發展
8.2擴展卡爾曼濾波
8.3無跡卡爾曼濾波
8.4粒子濾波
8.5擴展卡爾曼濾波、無跡卡爾曼濾波和粒子濾波算法的應用對象比較
習題
第2部分最優控製
9變分法求最優控製
9.1基本概念
9.2用變分法求解最優問題
9.3有約束條件的泛函極值
9.4變分法求最優控製
習題
10極大值原理
10.1連續係統的極大值原理
10.2離散係統的極大值原理
10.3時間最優控製
習題
11動態規劃法
11.1離散係統的動態規劃法
11.2連續係統的動態規劃法
習題
12綫性二次型最優控製
12.1狀態調節器
12.2輸齣調節器
12.3離散係統情況
12.4跟蹤問題(隨動問題)
習題
13綫性係統的隨機最優控製
13.1係統狀態對隨機作用的響應
13.2隨機狀態反饋調節器
13.3隨機輸齣反饋調節器
13.4隨機跟蹤問題
13.5離散係統隨機最優控製
習題
第3部分自適應控製
14模型參考自適應控製
14.1模型參考自適應控製係統的主要結構形式
14.2局部參數最優化設計方法
14.3基於穩定性理論的設計方法
14.4不同模型參考自適應係統設計方法的發展及特點
習題
15自校正控製
15.1最小方差自校正控製
15.2廣義最小方差自校正控製
15.3極點配置自校正控製
15.4自校正PID控製
15.5自適應控製係統的魯棒性
習題
第4部分智能控製介紹
16模糊控製
16.1模糊控製的産生與發展
16.2模糊數學基礎知識
16.3模糊控製係統與模糊控製器概論
16.4基本模糊控製器設計
16.5模糊集成控製
16.6MATLAB模糊邏輯工具箱
習題
17神經網絡控製
17.1神經網絡的産生和發展
17.2人工神經元模型
17.3網絡結構及工作方式
17.4神經網絡的學習方法
17.5BP算法
17.6基於神經網絡的模糊自適應控製
習題
18遺傳算法和免疫控製
18.1遺傳算法
18.2免疫控製
習題
19其他智能控製
19.1混沌控製
19.2粒子群優化算法
19.3蟻群算法
習題
20倒立擺控製實例
20.1係統構成和控製方案
20.2倒立擺係統建模、仿真與分析
20.3係統軟件設計與調試
20.4係統調試與實驗結果
20.5倒立擺的模糊神經網絡自適應控製
部分習題參考答案
附錄ADiophantine方程
參考文獻
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