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第1章 绪论1

1.1 自适应控制1

1.1.1 自适应控制及其特征1

1.1.2 自适应控制系统的原理性结构2

1.1.3 自适应控制系统的分类3

1.1.4 自适应控制的发展5

1.2 预测控制7

1.2.1 预测控制的产生与发展8

1.2.2 预测控制的特点9

1.2.3 预测控制的分类10

1.2.4 预测控制的应用11

1.3 不同类型的控制方法11

本章小结12

思考题与习题12

第2章 系统辨识13

2.1 系统辨识的概念13

2.1.1 关于系统辨识13

2.1.2 系统辨识的一般步骤13

2.1.3 控制中系统辨识的特点14

2.2 白噪声序列与控制模型15

2.2.1 白噪声序列15

2.2.2 控制模型15

2.3 最小二乘参数估计法22

2.3.1 批处理最小二乘法22

2.3.2 递推最小二乘算法26

2.3.3 具有遗忘因子的递推最小二乘法29

2.3.4 递推增广最小二乘法29

2.4 参数估计的梯度算法32

2.4.1 确定性系统参数估计的梯度算法32

2.4.2 随机逼近递推算法33

2.5 模型结构的确定37

2.6 闭环系统辨识38

2.6.1 问题的提出38

2.6.2 什么是闭环系统可辨识38

2.6.3 闭环状态下的辨识方法和可辨识条件39

本章小结41

思考题与习题42

第3章 模型参考自适应控制44

3.1 简单自适应控制系统44

3.1.1 直接自适应控制44

3.1.2 间接自适应控制48

3.2 用梯度法设计自适应控制系统49

3.2.1 MIT控制规律49

3.2.2 MIT的规范化算法51

3.3 李雅普诺夫稳定性与正实函数53

3.3.1 李雅普诺夫稳定性理论概要53

3.3.2 正实函数58

3.4 用稳定性方法设计自适应控制系统61

3.4.1 具有可调增益的模型参考自适应控制系统61

3.4.2 状态变量可测时的模型参考自适应控制系统63

3.5 利用输入输出的模型参考自适应控制系统67

3.5.1 被控对象相对阶为1的情况68

3.5.2 被控对象相对阶为2的情况75

3.6 离散时间模型参考自适应控制系统80

3.6.1 简单离散时间自适应控制系统80

3.6.2 离散时间自适应控制系统的一般系统结构84

3.6.3 基于误差模型的离散时间模型参考自适应控制85

本章小结88

思考题与习题88

第4章 确定性自校正控制90

4.1 自校正控制系统设计概要90

4.1.1 系统设计的任务91

4.1.2 自校正控制系统设计原理91

4.1.3 自校正控制系统的两种方法92

4.2 极点配置设计与间接自校正控制92

4.2.1 极点配置设计92

4.2.2 间接自校正控制98

4.3 基于PID结构的间接自校正控制101

4.3.1 PID控制器的表达形式101

4.3.2 基于PID结构的间接自校正控制102

4.4 具有前馈补偿的零极点配置自校正控制103

4.4.1 过程参数已知时的前馈补偿零极点配置103

4.4.2 间接自校正控制算法104

4.5 直接自校正控制105

4.5.1 最小相位系统的情况106

4.5.2 非最小相位系统的情况110

4.5.3 直接和间接自校正混合算法111

本章小结111

思考题与习题112

第5章 随机性自校正控制113

5.1 最小方差自校正控制113

5.1.1 预测模型输出与最优输出估计113

5.1.2 最小方差控制115

5.1.3 最小方差自校正控制算法117

5.2 广义最小方差自校正控制120

5.2.1 广义最小方差控制120

5.2.2 闭环系统性能讨论122

5.2.3 广义最小方差自校正控制直接算法124

5.3 多变量自校正控制127

5.3.1 输出预测127

5.3.2 控制律与闭环特性129

5.3.3 控制算法131

5.4 模型参考自适应控制与自校正控制的关系132

本章小结133

思考题与习题133

第6章 基于非参数模型的预测控制134

6.1 内模控制134

6.1.1 内模控制的基本结构与控制特性134

6.1.2 内模控制器设计137

6.1.3 其他环节的设计139

6.2 基于脉冲响应的模型算法控制141

6.2.1 概述141

6.2.2 模型输出预测142

6.2.3 最优控制律143

6.2.4 闭环特性分析147

6.2.5 几个参数的讨论150

6.3 基于阶跃响应的动态矩阵控制152

6.3.1 预测与优化152

6.3.2 闭环系统特性分析155

6.3.3 例题157

6.4 稳定性159

6.4.1 控制器159

6.4.2 反馈滤波器163

本章小结165

思考题与习题165

第7章 广义预测控制166

7.1 广义预测控制基本方法166

7.1.1 控制模型与最优多步预测167

7.1.2 Diophantine方程的递推求解168

7.1.3 控制律及间接控制算法170

7.1.4 系统分析173

7.1.5 控制举例与仿真研究177

7.2 一般广义预测控制180

7.2.1 基本型的扩展180

7.2.2 具有误差修正的广义预测控制182

7.2.3 引入滤波器的广义预测控制183

7.3 单值广义预测控制184

7.3.1 预测长度和控制长度184

7.3.2 控制律185

7.3.3 输出表达式与稳态误差186

7.4 广义预测控制的直接算法186

7.4.1 预测与最优控制186

7.4.2 直接控制算法188

7.5 广义预测控制的稳定性与鲁棒性190

7.5.1 稳定性190

7.5.2 鲁棒性193

本章小结195

思考题与习题195

第8章 预测控制形式的多样性196

8.1 基于状态空间的预测控制196

8.1.1 模型预测196

8.1.2 优化控制199

8.1.3 反馈校正200

8.1.4 状态观测器200

8.2 基于极点配置的广义预测控制201

8.2.1 广义输出预测误差201

8.2.2 最优控制律202

8.2.3 极点配置203

8.2.4 控制算法205

8.3 具有 PID结构的广义预测控制206

8.3.1 控制规律206

8.3.2 PID控制器参数208

8.3.3 控制算法208

8.4 预测控制定性综合理论简介209

8.4.1 预测控制的优化时域210

8.4.2 从有限时域到无限时域的拓展211

8.4.3 相邻周期之间性能函数的比较212

本章小结214

思考题与习题214

第9章 其他215

9.1 具有约束的预测控制215

9.1.1 问题的提出215

9.1.2 已用过的约束措施回顾216

9.1.3 对控制与输出的约束217

9.1.4 约束优化方法218

9.2 预测控制的应用222

9.2.1 应用概述222

9.2.2 设计要点223

9.2.3 应用举例223

本章小结229

附录A部分例题仿真程序230

附录B专业术语中英文对照/Technical Terms in English and Chinese240

参考文献243