模糊逻辑及其工程应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:电子工业出版社

作者:美Timothy J.Ross

出品人:

页数:490

译者:

出版时间:2001-10

价格:48.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787505370432

丛书系列:

图书标签:

• 模糊逻辑
• 控制系统
• 人工智能
• 工程应用
• 智能系统
• 专家系统
• 决策分析
• 优化算法
• 不确定性推理
• 模式识别

现代控制理论：鲁棒性与自适应的前沿探索 作者：[虚构作者名 A] 出版社：[虚构出版社名 B] ISBN：[虚构ISBN号] --- 书籍概述： 本书深入探讨了现代控制理论体系中至关重要的两个核心议题——鲁棒性与自适应控制。在工程实践中，系统往往面临着参数不确定性、外部干扰以及模型简化带来的误差。传统的精确模型设计方法在应对这些“不确定性”时显得力不从心。本书正是立足于此，旨在为研究人员和高级工程师提供一套严谨、系统且具有前瞻性的理论框架和实用工具，以设计出在复杂、多变环境中仍能保持优异性能的高可靠性控制系统。 全书结构清晰，从基础的系统辨识与不确定性建模入手，逐步过渡到经典鲁棒控制（如 $mathcal{H}_{infty}$ 和 $mu$ 综合）的设计原理，随后深入讲解了在系统特性随时间变化的场景下如何实现精确跟踪和性能保持的自适应控制策略，并辅以大量工程实例进行验证。 --- 第一部分：不确定性建模与鲁棒性基础 本部分旨在为后续的鲁棒设计奠定坚实的数学基础，核心在于如何量化和描述现实世界中不可避免的系统不确定性。 第一章：系统不确定性的数学刻画 本章首先回顾了经典状态空间表示法，然后重点介绍了描述不确定性的两大主流范式：多面体不确定性（涉及参数的上下界限制）和频率域不确定性（通常表现为传感器或执行器的频率响应误差）。讨论了如何将这些不确定性转化为标准的不确定线性时不变（LTI）系统模型，即不确定状态空间模型（USS）。特别强调了如何利用界限误差模型（Bounding Error Models）来包络实际系统的行为范围，为最坏情况分析提供依据。 第二章： $mathcal{H}_2$ 与 $mathcal{H}_{infty}$ 范数的深入解析 控制系统的性能通常通过误差信号与参考信号之间的能量关系来衡量。本章详细阐述了 $mathcal{H}_2$ 范数（最小化均方误差）的性质及其在最优控制中的应用（LQR）。随后，全书的重点转向 $mathcal{H}_{infty}$ 范数，它代表了系统对最坏有界扰动输入的敏感度。详细推导了 $mathcal{H}_{infty}$ 控制问题的数学形式——扰动衰减问题。 第三章：经典的鲁棒控制设计方法 本章集中介绍如何利用成熟的线性矩阵不等式（LMI）求解器来设计稳定的、具有给定 $mathcal{H}_{infty}$ 性能指标 $gamma$ 的控制器。 全阶 $mathcal{H}_{infty}$ 控制器设计： 介绍如何通过求解一组复杂的Riccati不等式或等效的LMI来确定控制器增益。 降阶控制器设计： 鉴于全阶控制器在大型系统中的复杂性，本章详细阐述了如何设计维度更低的、性能略有牺牲但计算效率更高的降阶 $mathcal{H}_{infty}$ 控制器。 第四章：基于多面体不确定性的分析与综合 当系统不确定性以参数范围的形式给出时，传统的 $mathcal{H}_{infty}$ 方法可能过于保守。本章引入了区间控制和多面体系统的概念。重点讨论了多面体稳定性的判据（如Schur-Cohn准则的推广），并介绍了基于顶点分析法的设计思路，即确保在所有系统顶点（极端参数组合）上都满足稳定性要求。 --- 第二部分：高级鲁棒性分析与自适应控制的融合 本部分将分析的视角提升到更高维度，涉及结构化不确定性处理和系统性能随时间变化的自适应策略。 第五章：结构化奇异值（ $mu$ 综合分析） 在许多实际应用中，不确定性并非完全独立，而是具有特定的内部关联结构（例如，反馈回路中的增益不确定性）。本章引入了结构化奇异值（Structured Singular Value, $mu$），作为衡量这种结构化不确定性鲁棒性的精确度量。详细介绍了如何利用 $mu$ 下界和上界来评估现有控制器的裕度，并探讨了$mu$ 综合（ $mu$-Synthesis）的设计流程，这是处理具有耦合不确定性的系统的黄金标准。 第六章：基于模型的自适应控制导论 当系统参数随时间漂移或发生显著变化，以至于预设的鲁棒控制器性能下降时，就需要自适应控制。本章从基础的参数估计开始，介绍了基于误差的间接自适应控制框架。重点阐述了参数辨识算法，如梯度下降法（Gradient Descent）和基于误差的递推最小二乘法（Recursive Least Squares, RLS），它们用于实时更新系统模型或控制器参数。 第七章：关键自适应控制策略：基于模型的自适应（Model Reference Adaptive Control, MRAC） MRAC是自适应控制中最直观的范式之一。本章深入讲解了 可调参考模型（Adjustable Reference Model） 的设计思想，即设计一个易于控制的“理想”参考模型，然后设计自适应律，使得实际系统输出渐近地跟踪参考模型的输出。重点分析了基于李雅普诺夫理论的稳定性保证，以及光滑函数（Smooth Function）在保证闭环系统一致稳定性中的关键作用。 第八章：鲁棒自适应与零药水问题（The Zero-Dynamics Problem） 纯粹的自适应控制在面对外界有界扰动时，可能产生不可接受的参数震荡（“参数漂移”或“学习的爆炸”）。本章结合前两部分的知识，探讨了鲁棒自适应控制（Robust Adaptive Control）。介绍了“死区”（Dead Zone）技术和基于投影的参数估计等方法，用以抑制在线估计过程中的噪声影响，确保参数收敛到合理范围内，避免系统进入不稳定状态。同时，详细分析了非线性系统中的零动态稳定性对自适应控制器设计提出的额外挑战。 --- 结论与工程展望 本书的最后一部分总结了鲁棒性分析与自适应策略在实际工程中的交叉点。探讨了如何利用在线鲁棒优化技术，在系统识别和自适应切换之间找到平衡点。内容涵盖了高精度伺服系统、航空航天姿态控制以及先进电力电子系统的应用案例，展示了如何利用这些前沿理论来应对下一代工程控制系统所面临的复杂性和高可靠性要求。 本书特点： 1. 理论深度与工程实用性的完美结合：所有高级算法均配有明确的数学证明和可操作的实现指南。 2. 强调不确定性处理：清晰区分了已知不确定性（鲁棒控制）和未知时变不确定性（自适应控制）的处理边界。 3. 丰富的仿真案例：书后附有详细的MATLAB/Simulink模型示例，帮助读者从代码层面理解复杂算法的运行机制。

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