复杂工业过程中存在不确定因素,生产条件及工况频繁变化,造成被控对象的动态特性难以用精确数学模型来描述,因而使基于常规控制策略的控制系统无法投入运行,或运行效果不好,影响生产效率和产品质量。解决上述问题的关键,在于如何实现工业过程的自适应控制。因此,自适应控制成为近年来控制理论和控制工程界共同关注的热点研究领域。
自适应控制的内容十分丰富,本书力图在有限的篇幅内,使读者深入了解自适应控制的思想,掌握最基本的自适应控制器的设计方法,了解这一领域的近期研究成果。本教材以Astrm的自校正调节器、Clarke的自校正控制器和基于Lyapunov稳定性和Popov超稳定性的模型参考自适应控制这三种最重要的自适应控制方法为基础,将各种自适应控制器归结为参数可调控制器和自适应律。为了使读者不仅掌握自适应控制器的设计方法,而且还能掌握模型参数已知的控制器设计方法,详细介绍了模型已知的调节、控制、跟踪控制三种类型的控制器设计方法。在此基础上介绍了被控对象模型参数未知时的自适应控制器设计方法,并结合作者及学生多年来在自适应控制领域的研究成果,介绍了多变量自适应控制和非线性自适应控制,有助于立志从事自适应控制研究的读者开展研究工作。
为使读者对自适应控制方法有更深入的了解,在自适应控制应用这一章,详细介绍了最小方差自校正调节、广义预测自适应控制、模型参考自适应控制、多变量自适应解耦控制、非线性自适应切换控制的应用。在主要自适应控制方法的介绍中突出可调参数控制器和自适应控制器的控制问题描述、控制器设计、性能分析、仿真和应用案例,注重培养学生自适应控制系统的设计能力。
作为自动化专业本科生的教材,可以选择第1章绪论,第2章动态模型与参数估计,第3章的最小方差自校正调节器(3.2节)、广义最小方差自校正控制器(3.4节)、自校正PID控制器(3.7节),第4章的基于模型参考的跟踪控制器(4.3节)的内容。
作为控制科学与控制工程专业的硕士研究生教材,可以选择第1章绪论,第2章动态模型与参数估计,第3章自校正控制,第4章模型参考自适应控制,以及第7章自适应控制应用中最小方差自校正控制应用(7.2节)、广义预测自适应控制应用(7.3节)、模型参考自适应控制应用(7.4节)的内容。
对于控制科学与控制工程专业的博士研究生,在选择上述内容的基础上,可以选择第5章多变量自适应控制,第6章非线性自适应控制,第7章的多变量自适应解耦控制应用和非线性自适应切换控制应用(7.5节和7.6节)的内容。
本书的出版得到了全国高等学校自动化专业系列教材出版基金的资助,作者表示衷心的感谢。本书介绍的研究成果得到了国家自然科学基金、国家973计划、国家863计划等支持,作者的学生王良勇副教授、富月副教授、周晓杰副教授、丁进良教授、周平博士、张亚军博士、贾瑶博士等参加了本书的编写、仿真、绘图等工作,在此一并致谢。
作者
2016年1月