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第1章 引论1

1.1 什么是自适应控制1

1.2 两种主要的自适应控制技术3

1.3 自适应控制研究的主要问题4

1.4 自适应控制系统的历史5

第2章 线性控制系统7

2.1 数学描述7

2.1.1 线性控制系统的输入输出描述7

2.1.2 线性控制系统的状态空间描述9

2.2 能控性和能观性12

2.2.1 线性控制系统的能控性12

2.2.2 线性控制系统的能观性13

2.2.3 线性控制系统的对偶性14

2.2.4 线性控制系统的Kalman分解14

2.3 极点配置和观测器设计16

2.3.1 线性控制系统的标准型17

2.3.2 线性控制系统的极点配置20

2.3.3 线性控制系统的渐近状态观测器21

2.3.4 线性控制系统的分离设计22

2.4 实现理论23

2.4.1 线性控制系统实现理论23

2.4.2 线性控制系统实现算法25

练习27

第3章 控制系统的稳定性31

3.1 稳定性的定义31

3.1.1 Lyapunov稳定性定义31

3.1.2 输入输出稳定性定义33

3.2 稳定性判据34

3.2.1 Lyapunov定理34

3.2.2 线性连续系统的Lyapunov稳定性36

3.2.3 线性离散系统的Lyapunov稳定性36

3.2.4 Barbalat引理37

3.3 超稳定性理论38

3.3.1 控制系统的超稳定性38

3.3.2 正实函数和正实函数性质39

3.3.3 正实矩阵和正实性引理41

3.3.4 超稳定性判据42

3.3.5 离散系统的正实性45

练习45

第4章 系统参数辨识48

4.1 最小二乘估计48

4.1.1 最小二乘估计问题的提法49

4.1.2 递推最小二乘估计50

4.1.3 指数加权递推最小二乘估计52

4.2 最小二乘估计的统计特征53

4.2.1 最小二乘估计的统计性质54

4.2.2 残差的统计性质55

4.2.3 计算顺序56

4.3 广义最小二乘法57

4.3.1 问题的提出57

4.3.2 广义最小二乘法的计算60

练习62

第5章 模型参考自适应控制64

5.1 基于频域模型的模型参考自适应控制64

5.1.1 问题的描述64

5.1.2 对象模型已知的模型参考控制器设计65

5.1.3 M1T方案69

5.2 基于状态空间模型的模型参考自适应控制71

5.2.1 应用状态空间的模型参考自适应控制器的设计71

5.2.2 应用增广误差的模型参考自适应控制器的设计73

5.3 基于误差模型的模型参考自适应控制76

5.3.1 误差模型和标称系统77

5.3.2 应用误差模型的自适应律78

5.3.3 n-m≥2时的修正80

5.4 离散系统的模型参考自适应控制85

5.4.1 应用误差模型的离散系统模型参考自适应控制85

5.4.2 基于超稳定性的离散系统模型参考自适应控制88

练习92

第6章 自校正调节器94

6.1 最小方差预报和最小方差控制95

6.1.1 最小方差预报95

6.1.2 最小方差控制99

6.1.3 最小方差控制系统的稳定性102

6.2 自校正调节器102

6.2.1 自校正调节器算法102

6.2.2 自校正调节器的渐近性质104

6.3 广义最小方差的自校正控制器109

6.3.1 问题的描述109

6.3.2 广义最小方差预报110

6.3.3 广义最小方差控制111

6.3.4 关于闭环稳定性的讨论113

6.3.5 自校正控制器的递推算法114

6.4 多变量自校正系统115

6.4.1 多变量最小方差控制器115

6.4.2 闭环的稳定性117

6.4.3 多变量自校正调节器119

练习120

第7章 自适应观测器122

7.1 参数模型和持续激励122

7.1.1 参数化模型122

7.1.2 持续激励信号125

7.2 指数型状态观测器128

7.2.1 指数收敛状态观测器的构造128

7.2.2 收敛性的证明129

7.3 非线性系统自适应状态观测器135

7.3.1 问题的描述135

7.3.2 滤波器和反馈正实性136

7.3.3 自适应状态观测器138

练习142

第8章 非线性系统自适应跟踪控制144

8.1 状态反馈的自适应跟踪控制144

8.1.1 问题的描述144

8.1.2 控制器设计145

8.1.3 稳定性讨论148

8.2 输出反馈的自适应跟踪控制150

8.2.1 问题的描述150

8.2.2 动态输出补偿151

8.2.3 相对阶为1的情形151

8.2.4 相对阶为ρ的情形153

8.2.5 相对阶为ρ时的稳定性讨论155

8.3 参数呈非线性关系的不确定系统自适应控制159

8.3.1 问题的描述159

8.3.2 控制器构造160

8.3.3 稳定性证明162

练习165

第9章 鲁棒自适应控制167

9.1 一个例子167

9.2 模型参考鲁棒自适应控制170

9.2.1 不确定性的分类170

9.2.2 鲁棒性问题的描述171

9.2.3 误差模型172

9.2.4 鲁棒自适应律173

9.3 鲁棒自适应控制的稳定性分析174

9.3.1 W(s)严格正实时的稳定性分析175

9.3.2 W(s)非严格正实时的稳定性分析179

9.4 基于人工神经网络的自适应控制183

9.4.1 问题的描述183

9.4.2 预备知识184

9.4.3 时变信号跟踪184

9.4.4 应用反步法的设计186

练习191

附录A 概率论和随机过程基础194

A.1 概率和随机变量194

A.2 随机过程197

A.3 随机序列的收敛性198

A.4 线性离散时间系统分析199

A.5 各态历经性202

参考文献203

索引205