Stable Adaptive Neural Network Control

Stable Adaptive Neural Network Control pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Springer
作者:S.S. Ge
出品人:
页数:298
译者:
出版时间:2001-11-1
价格:USD 239.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780792375975
丛书系列:
图书标签:
  • 自适应控制
  • 神经网络
  • 鲁棒控制
  • 非线性系统
  • 控制理论
  • 稳定性分析
  • 自适应算法
  • 智能控制
  • 优化算法
  • 机器人控制
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具体描述

While neural network control has been successfully applied in various practical applications, many important issues, such as stability, robustness, and performance, have not been extensively researched for neural adaptive systems. Motivated by the need for systematic neural control strategies for nonlinear systems, Stable Adaptive Neural Network Control offers an in-depth study of stable adaptive control designs using approximation-based techniques, and presents rigorous analysis for system stability and control performance. Both linearly parameterized and multi-layer neural networks (NN) are discussed and employed in the design of adaptive NN control systems for completeness. Stable adaptive NN control has been thoroughly investigated for several classes of nonlinear systems, including nonlinear systems in Brunovsky form, nonlinear systems in strict-feedback and pure-feedback forms, nonaffine nonlinear systems, and a class of MIMO nonlinear systems. In addition, the developed design methodologies are not only applied to typical example systems, but also to real application-oriented systems, such as the variable length pendulum system, the underactuated inverted pendulum system and nonaffine nonlinear chemical processes (CSTR).

《稳健自适应神经网络控制》图书简介 探索新一代智能控制系统的理论基石与实践前沿 本书是一部深入探讨稳健自适应神经网络控制理论、方法及其广泛应用的学术专著。随着复杂动态系统在工程、科学以及经济等领域的日益普及,对控制系统的性能、鲁棒性以及适应性提出了前所未有的挑战。传统的控制方法往往难以应对模型不确定性、外部扰动以及系统参数时变等难题,因此,开发能够自主学习、在线调整并保证系统稳定性的新型控制策略显得尤为迫切。 本书紧密围绕“稳健性”与“自适应性”两大核心理念,将先进的神经网络理论与经典的控制工程思想融为一体,旨在为读者构建一个系统、全面且具有前瞻性的神经网络控制理论框架。我们不仅详细阐述了神经网络在系统建模、参数辨识和控制器设计方面的独特优势,更着重于如何通过精心设计的学习律和稳定性分析方法,确保所设计的神经网络控制器在各种复杂工况下都能保持令人满意的性能和稳定性。 核心内容与理论深度: 本书的结构设计循序渐进,从基础概念出发,逐步深入到高级理论和前沿研究。 第一部分:神经网络基础与在控制中的应用 神经网络基本原理回顾: 系统性地介绍前馈神经网络、循环神经网络、径向基函数网络等几种主流神经网络的结构、激活函数、训练算法(如反向传播算法)及其在函数逼近和模式识别中的基本能力。 神经网络在系统建模中的作用: 详细探讨如何利用神经网络强大的非线性逼近能力,对未知或难以建模的动态系统进行高精度建模。我们将介绍不同网络结构的选择原则,以及如何优化训练过程以获得鲁棒的模型。 神经网络在参数辨识中的优势: 分析神经网络如何克服传统辨识方法对模型结构的依赖性,实现对复杂系统参数的在线、实时辨识,为自适应控制奠定基础。 第二部分:自适应神经网络控制理论 自适应控制基本概念: 回顾PID自适应控制、MRAC(模型参考自适应控制)、SRF(自回归自适应控制)等经典自适应控制框架,为理解神经网络自适应控制的思想奠定基础。 基于神经网络的自适应控制器设计: 这是本书的核心章节之一。我们将详细介绍如何设计基于神经网络的自适应控制器,包括: 直接自适应方法: 如何将神经网络直接作为控制器的一部分,通过在线学习调整控制参数以跟踪参考模型。 间接自适应方法: 如何利用神经网络在线辨识系统模型,然后基于辨识的模型设计控制器。 基于Lyapunov稳定性理论的神经网络学习律设计: 深入阐述如何从理论上保证神经网络学习过程的收敛性和控制系统的稳定性。我们将推导并分析各种鲁棒的Lyapunov函数构造方法,以及与之相匹配的神经网络权重更新律。 前馈补偿与反馈控制器的协同设计: 探讨如何将神经网络用于估计扰动或不确定性,并将其作为前馈信号补偿,与反馈控制器协同工作,提高系统的动态响应和鲁棒性。 第三部分:稳健神经网络控制策略 系统不确定性与扰动的建模与处理: 详细分析实际系统中可能存在的各种不确定性(如参数变化、模型简化误差)和外部扰动(如噪声、未知力矩),并提出神经网络如何有效应对这些挑战。 鲁棒性神经网络控制器设计: 介绍几种先进的鲁棒神经网络控制技术,例如: 模糊神经网络控制: 结合模糊逻辑的推理能力和神经网络的学习能力,设计能够处理模糊信息并保持鲁棒性的控制器。 滑模神经网络控制: 将神经网络与滑模控制技术相结合,以克服传统滑模控制的抖振问题,并提高系统的鲁棒性。 基于优化理论的稳健设计: 介绍如何利用最优控制理论和机器学习方法,设计具有良好稳健性能的神经网络控制器。 Lyapunov-Krasovskii泛函方法在时滞系统中的应用: 针对具有时滞的复杂系统,介绍如何利用先进的稳定性分析工具,设计保证稳定性的神经网络控制器。 第四部分:前沿进展与未来展望 深度神经网络在控制中的应用: 探讨深度学习在处理更复杂、更高维度的系统中的潜力,例如通过深度强化学习设计复杂的控制策略。 在线学习与终身学习: 研究控制器如何在系统运行过程中持续学习和适应,以应对模型参数的缓慢漂移或突变。 分布式与协同神经网络控制: 针对多智能体系统,介绍如何设计分布式和协同的神经网络控制策略,以实现群体行为的协调与优化。 模型预测控制(MPC)与神经网络的结合: 探讨如何利用神经网络进行模型预测,从而增强MPC在处理非线性、不确定系统时的性能。 理论与实际应用的结合: 探讨神经网络控制在机器人、航空航天、自动驾驶、智能电网、过程控制等具体领域的最新研究成果和潜在应用前景。 本书的特色与价值: 理论严谨性与工程实用性的有机结合: 本书在深入阐述理论的同时,注重算法的可实现性和工程应用的普适性,为读者提供切实可行的解决方案。 丰富的数学推导与证明: 所有关键理论和算法都配有严谨的数学推导和证明,确保读者能够深刻理解其背后的原理。 案例分析与仿真实验: 通过丰富的仿真实验和案例分析,直观地展示神经网络控制策略的优越性能,帮助读者更好地掌握理论知识并应用于实际问题。 面向广泛的读者群体: 本书适合于自动控制、人工智能、机器人、电子工程、机械工程以及相关领域的本科生、研究生、科研人员以及工程师。对于希望深入了解和掌握下一代智能控制技术的专业人士而言,本书是一本不可或缺的参考资料。 通过阅读本书,您将能够: 深刻理解神经网络在现代控制理论中的关键作用。 掌握设计和分析稳健自适应神经网络控制器的核心方法。 了解该领域最新的研究进展和未来发展方向。 为解决复杂动态系统中的控制难题提供有力的理论和技术支撑。 我们相信,《稳健自适应神经网络控制》将成为您探索智能控制前沿、推动技术创新的一次宝贵旅程。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的叙述风格非常独特,与其说是教科书,不如说更像是一部精心编排的学术讲义。我尤其欣赏作者在引入新概念时所采用的“问题导向”的方法。比如,在讨论如何保证系统长期稳定运行时,作者没有直接抛出复杂的控制律,而是先详细描述了传统PID控制在某些特定工况下的局限性,这种对比极大地增强了读者对采用新型神经网络控制方法的迫切需求和理解深度。阅读过程中,我仿佛坐在作者的课堂上,他总能用最简洁的语言勾勒出复杂系统的动态本质。虽然其中涉及到的矩阵运算和Lyapunov稳定性分析需要读者具备一定的数学功底,但作者在关键步骤的注释和图表的辅助下,使得晦涩的理论也变得相对直观易懂。对于致力于提升控制性能、追求更优鲁棒性的工程师来说,这本书提供的视角是极其宝贵的,它提供了从“能用”到“好用”的飞跃所需的理论支撑。

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读完《稳定自适应神经网络控制》之后,我感觉我的研究视野一下子开阔了许多。这本书的深度和广度都令人印象深刻。作者似乎不仅仅是在罗列技术要点,更是在构建一个完整的理论框架,引导读者从基础概念出发,逐步深入到复杂的非线性系统控制问题。特别是对于如何处理系统不确定性和外部扰动的部分,书中提供的基于神经网络的自适应策略,简直像是为那些在实际工程中屡次碰壁的工程师们点亮了一盏明灯。我特别欣赏作者在阐述数学推导时的那种严谨性,每一个定理的证明都逻辑清晰,让人能够真正理解背后的原理,而不是停留在表面的公式记忆。那种层层递进的讲解方式,使得即便是初次接触这方面内容的研究生,也能找到清晰的学习路径。这本书无疑是该领域内一本里程碑式的著作,它不仅仅是知识的汇编,更是一份富有洞察力的指引。

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坦白讲,我抱着一种批判性的眼光去审视这本专著的,毕竟当前市面上关于神经网络控制的书籍汗牛充栋。然而,《稳定自适应神经网络控制》成功地在众多追逐热点的作品中脱颖而出。它的核心优势在于对“稳定性”这一核心要求的坚持和深化。很多前沿的自适应控制方法在仿真中表现优异,但在理论上对收敛性和最终误差的界定往往含糊不清。这本书则不然,它花费了大量篇幅来构建严格的稳定性证明,并清晰地划分了不同自适应律下的性能边界。我尝试将其中的一些算法应用于我正在研究的机械臂的轨迹跟踪任务中,结果发现其在参数扰动下的性能衰减速度明显慢于我原先使用的经典自适应方法。这种理论与实践的良好契合度,是衡量一本优秀技术书籍的试金石,而本书无疑通过了考验。

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这本书的排版和结构设计也值得称赞,它展现出出版方对学术质量的尊重。每一章的开始都设有清晰的章节目标概述,结束时则有总结性的“未来展望”部分,这极大地帮助读者梳理知识脉络。更值得一提的是,书中引入的案例研究,不再是那些陈旧的教科书范例,而是选取了近年来控制领域内更具挑战性的问题,例如高阶微分方程系统的在线辨识与控制。作者在讲解这些案例时,步骤详尽,图表丰富,尤其是对误差曲面的可视化分析,直观地展示了所提算法的优越性。对于希望通过阅读一本权威著作来构建自己研究体系的学者而言,这本书提供了坚实、可靠的知识基石,它不仅仅是让你学会如何“做”控制,更是让你理解为什么要用这种方式来“思考”控制的本质。

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翻阅此书,我感受到的不是冰冷的技术手册感,而是一种对控制科学深刻热爱的体现。作者的行文间流露出对系统建模和控制实现的深刻体悟。特别是书中对于“在线学习”和“计算效率”之间的权衡分析,非常贴合实际应用的需求。在讨论实时控制系统时,我们常常面临这样一个困境:更复杂的模型意味着更好的性能,但也意味着更高的计算负担。作者没有回避这一矛盾,而是系统地介绍了如何通过网络结构剪枝和稀疏化技术来保持高性能的同时,满足嵌入式系统的实时性要求。这种务实而又富有前瞻性的探讨,使人倍感亲切。对于那些渴望将实验室成果快速转化为工业级解决方案的团队而言,这本书提供的工程化思路远超一般的理论探讨,它更像是一份成熟的实施蓝图。

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