运动系统自适应控制器设计

第一章 绪论 1

第一节 运动系统的概念 1

一、运动与系统 1

二、运动系统及其实例 1

三、运动系统的分类 2

四、研究运动系统设计方法的意义 3

第二节 控制论的产生与发展 3

一、控制论产生的条件 3

二、控制论的发展过程 6

三、现代控制论的基本内容 8

第三节 自适应控制技术的应用状况 10

一、自适应控制问题的提出 10

二、自适应控制的简单定义 12

三、自适应控制技术的应用状况 12

第二章 自适应控制系统的数学模型 15

第一节 数学模型的概念 15

一、数学模型的概念 15

二、建模方法 16

三、基本定律 16

四、常用的数学模型 18

第二节 运动系统建模实例 21

一、对象或装置的建模 21

二、运动系统的建模 22

第三节 运动系统的性能及其指标 28

一、运动系统的性能 28

二、动态性能指标 29

三、运动系统的稳态性能指标 32

四、频域性能指标 38

第四节 自适应控制的原理和数学模型 40

一、自适应控制系统的定义 40

二、模型参考自适应控制原理和数学模型 42

三、自校正调节器原理和数学模型 47

第五节 自适应系统参考模型的求取 49

一、典型二阶系统的性能指标与参数的关系 49

二、参考模型的求取 55

第三章 动态系统的稳定性理论 58

第一节 李雅普诺夫稳定性理论 58

一、稳定性定义 58

二、李雅普诺夫稳定性定理 61

三、李雅普诺夫稳定性理论的应用 65

第二节 动态系统的正实性 66

一、正实函数与正实函数矩阵 66

二、卡尔曼—雅库鲍维奇—波波夫正实引理 69

三、正定积分核和正性系统 70

第三节 波波夫超稳定性理论 74

一、超稳定概念 74

二、超稳定定理 76

第四章 自适应控制的基本理论 79

第一节 用李雅普诺夫稳定性理论设计MRAC系统 79

一、用系统状态变量构成自适应控制律 79

二、用被控对象的输入输出构成自适应控制律 84

第二节 用超稳定性理论设计MRAC系统 99

一、用状态变量设计MRAC系统 100

二、用系统输入输出值设计MRAC系统 111

第三节 离散模型参考自适应控制系统 120

一、系统输出跟踪参考序列 120

二、离散MRAC 123

第四节 模型参考自适应控制的鲁棒性 125

第五章 实用的自适应控制器方案 132

第一节 结构简单的MRAS方案 132

一、问题的陈述 132

二、设计过程 133

第二节 使用可调补偿器的MRAS方案 138

一、问题的陈述 138

二、设计过程 140

第三节 高阶系统跟随低阶模型的MRAS方案 146

一、问题的陈述 146

二、设计过程 147

第四节 同时利用两类状态设计MRAS方案 150

一、问题的陈述 150

二、设计过程 151

第五节 具有抗扰能力的MRAS方案 155

一、问题的陈述 155

二、设计过程 157

第六节 采用混合自适应控制器的MRAS方案 162

一、问题的陈述 162

二、定理的证明 163

三、设计过程 164

第七节 对Ⅱ型建模误差有鲁棒性的HMRAS方案 167

一、问题的陈述 167

二、设计过程 169

第八节 用模型全部极点作滤波器的HMRAS方案 173

一、问题的陈述 173

二、设计过程 174

第六章 运动系统自适应控制器设计实例 176

第一节 自适应控制器设计问题概述 176

一、自适应控制器的设计步骤 176

二、运动系统被控对象的特点 178

三、自适应系统的性能评价 180

四、MATLAB语言及其动态仿真工具SIMULINK简介 181

第二节 自动仿形铣床自适应控制器设计 182

一、被控对象 182

二、参考模型 185

三、自适应速度控制器设计 186

四、系统仿真 190

第三节 龙门刨床的自适应控制器设计 193

一、被控对象 193

二、参考模型 195

三、自适应速度控制器设计 196

四、系统仿真 198

第四节 2.2kW自适应调速系统的设计与实验 200

一、被控对象 200

二、参考模型 200

三、自适应速度控制器设计 201

四、系统实验 203

参考文献 206