Adaptive Approximation Based Control pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Farrell, Jay A./ Polycarpou, Marios M.

出品人:

页数:440

译者:

出版时间:2006-4

价格:949.00元

装帧:HRD

isbn号码:9780471727880

丛书系列:

图书标签:

Adaptive Control
Approximation Theory
Nonlinear Control
Robust Control
Lyapunov Stability
Control Systems
Engineering
Mathematics
Algorithms
Optimization

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具体描述

A highly accessible and unified approach to the design and analysis of intelligent control systems

Adaptive Approximation Based Control is a tool every control designer should have in his or her control toolbox.

Mixing approximation theory, parameter estimation, and feedback control, this book presents a unified approach designed to enable readers to apply adaptive approximation based control to existing systems, and, more importantly, to gain enough intuition and understanding to manipulate and combine it with other control tools for applications that have not been encountered before.

The authors provide readers with a thought-provoking framework for rigorously considering such questions as:

* What properties should the function approximator have?

* Are certain families of approximators superior to others?

* Can the stability and the convergence of the approximator parameters be guaranteed?

* Can control systems be designed to be robust in the face of noise, disturbances, and unmodeled effects?

* Can this approach handle significant changes in the dynamics due to such disruptions as system failure?

* What types of nonlinear dynamic systems are amenable to this approach?

* What are the limitations of adaptive approximation based control?

Combining theoretical formulation and design techniques with extensive use of simulation examples, this book is a stimulating text for researchers and graduate students and a valuable resource for practicing engineers.

好的，这是一份关于一本名为《Adaptivity in Nonlinear Systems: A Robust Control Perspective》的图书简介，该书内容专注于非线性系统中的自适应与鲁棒控制理论与应用，但不包含您提到的那本关于“Adaptive Approximation Based Control”的具体内容。 --- Adaptivity in Nonlinear Systems: A Robust Control Perspective 图书简介《Adaptivity in Nonlinear Systems: A Robust Control Perspective》深入探讨了在存在模型不确定性、外部扰动以及系统参数未知或时变的情况下，如何设计高性能的非线性控制系统。本书的核心在于融合了自适应控制（Adaptive Control）的在线参数估计能力与鲁棒控制（Robust Control）对不确定性的内在抵抗力，旨在为复杂工程系统提供稳定、有效且具有良好性能的控制解决方案。本书的结构设计旨在引导读者从基础理论走向前沿应用，全面覆盖自适应控制和鲁棒控制的经典框架及其现代集成方法。它不仅为研究生和高级工程师提供了坚实的理论基础，也为从事航空航天、机器人、电力电子等领域动态系统建模与控制的科研人员提供了深入的参考。核心主题与内容概述第一部分：非线性系统基础与不确定性建模本书的开篇章节系统回顾了非线性控制的基础知识，重点关注欠驱动系统、反馈线性化理论及其局限性。至关重要的是，本部分详细阐述了在实际应用中常见的各种不确定性类型——包括未建模动态（Unmodeled Dynamics）、状态和输入约束、参数摄动以及外部环境干扰。特别地，本书引入了“结构化不确定性”和“非结构化不确定性”的概念，并使用描述函数和行业标准的不确定性界限（如$Delta(P)$的界限）对这些不确定性进行精确的数学描述，为后续的鲁棒化设计奠定基础。第二部分：经典鲁棒控制框架本部分深入剖析了两种最具影响力的经典鲁棒控制设计方法，它们是应对结构化不确定性的基石： 1. $mathcal{H}_{infty}$ 控制理论：详述了扰动衰减的数学框架，从经典的状态空间设计（基于LMI求解的Ricatti方程）到先进的混合$mathcal{H}_2/mathcal{H}_{infty}$设计。重点分析了环整形（Loop Shaping）技术在将性能要求转化为 $mathcal{H}_{infty}$ 标准形式中的应用，确保系统对特定频率范围的外部噪声具有最优的抑制能力。 2. 滑模控制（Sliding Mode Control, SMC）：本部分不仅涵盖了标准的SMC设计，如一阶和二阶滑模面设计，更重要的是，它将鲁棒性分析与SMC的内在特性紧密结合。重点讨论了SMC在处理参数摄动和外部扰动时的优势，并详细分析了抖振现象（Chattering）的成因，随后引入高阶滑模控制（Higher-Order Sliding Mode Control, HOSMC）和鲁棒微分器作为解决方案，以实现高精度控制而最小化对执行器的磨损。第三部分：自适应控制的理论深度本部分专注于系统参数的在线估计与控制律的自动调整机制。它超越了简单的梯度下降算法，侧重于保证稳定性的自适应结构： 1. 基于观测器的自适应律：介绍了基于模型的参考自适应控制（MRAC）的经典结构，特别是误差模型的设计和纯反馈（Pure Feedback）结构下的自适应设计。本书强调了利用拉普诺夫稳定性理论来证明自适应律收敛到真实参数或在界限内运行的重要性。 2. 投影算子与饱和自适应律：针对参数可能存在先验界限的情况，本书详细阐述了投影算子（Projection Operator）在确保参数估计不偏离物理约束空间内的应用。同时，针对在存在外部有界扰动时，经典自适应律可能导致参数漂移的问题，引入了饱和（Saturation）或死区（Dead Zone）机制，以保证系统在外部有界干扰下的渐近稳定或最终一致性（Ultimate Boundedness）。第四部分：鲁棒自适应控制的融合与前沿应用本书的高潮在于将鲁棒控制的稳定性保证能力与自适应控制的在线补偿机制进行有效集成，形成强大的混合控制策略。 1. 鲁棒自适应控制结构：详细介绍了如何使用鲁棒化设计（如 $mathcal{H}_{infty}$ 范数约束或SMC的符号函数）来处理模型不确定性，同时使用自适应律来补偿估计误差或未被鲁棒项完全抑制的结构化不确定性。这包括参数估计与 $mathcal{H}_{infty}$ 性能指标的解耦处理。 2. 网络化系统的适应性与安全性：针对现代分布式控制系统的需求，本书探讨了在存在网络延迟、数据丢包和恶意攻击等网络不确定性时，自适应和鲁棒控制策略的修改。内容涉及基于事件触发的自适应控制，以及如何在有限带宽限制下保持控制器的性能边界。 3. 高性能案例研究：通过对磁悬浮系统（涉及复杂的非线性和强耦合效应）和高超声速飞行器（涉及气动力的精确模型未知性）的案例分析，本书展示了如何将本书介绍的理论工具——如$mathcal{H}_{infty}$ 鲁棒自适应控制器——成功应用于实际的复杂工程问题中，验证了该融合方法的有效性和优越性能。本书的独特贡献本书的显著特点是其对稳定性和性能之间权衡的深入分析。它不仅提供了如何“使系统稳定”的设计公式，更侧重于在存在严重不确定性时，如何“保证系统性能”的设计方法。通过大量数学证明和实例分析，本书清晰地界定了自适应控制在遇到不可估计的外部有界扰动时的局限性，并提供了鲁棒控制机制作为必要的“安全网”。 --- 关键词：非线性控制、鲁棒性分析、自适应控制、$mathcal{H}_{infty}$ 控制、滑模控制、模型参考自适应（MRAC）、拉普诺夫稳定性、不确定性建模、高超声速飞行器控制。