最優(yōu)控制——理論、方法與應(yīng)用
定 價:45 元
- 作者:王青 等編著
- 出版時間:2011/5/1
- ISBN:9787040317206
- 出 版 社:高等教育出版社
- 中圖法分類:O224
- 頁碼:257
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
最優(yōu)控制是現(xiàn)代控制理論的重要分支,目前已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)管理以及國防軍事等領(lǐng)域。王青、陳宇、張穎昕、侯硯澤編著的《最優(yōu)控制——理論、方法與應(yīng)用》系統(tǒng)地介紹了最優(yōu)控制理論內(nèi)容,包括變分法、極小值原理、線性二次型最優(yōu)控制、動態(tài)規(guī)劃方法、最優(yōu)控制的計算方法、隨機(jī)最優(yōu)控制、奇異最優(yōu)控制、魯棒最優(yōu)控制、遺傳優(yōu)化算法在最優(yōu)控制中的應(yīng)用,并介紹了最優(yōu)控制理論在工程中的具體應(yīng)用。本書融入了很多最優(yōu)控制理論與應(yīng)用的新成果,同時提供了豐富的工程實例,便于讀者理解并掌握最優(yōu)控制理論。本書附CD—ROM光盤一張,包含所有MATLAB仿真代碼。
本書可作為高等工科院校自動控制及相關(guān)專業(yè)的研究生教材或高年級本科生選修教材,也可供相關(guān)領(lǐng)域的科研人員和工程技術(shù)人員參考。
本書系統(tǒng)全面地介紹了最優(yōu)控制理論及其工程應(yīng)用。本書第2章~第10章為基礎(chǔ)理論篇,詳細(xì)闡述最優(yōu)控制的基本理論。本書第11章一第16章為工程應(yīng)用篇,提供了豐富的最優(yōu)控制應(yīng)用實例及其MATLAB仿真代碼,便于讀者鞏固理論知識,扎實地掌握最優(yōu)控制的應(yīng)用方法。 本書第1章為緒論,介紹最優(yōu)控制的發(fā)展歷程和基本思想。第2章闡述利用變分法求解最優(yōu)控制的方法,介紹無約束和等式約束條件下的泛函極值問題。第3章為極小值原理,給出最短時間控制、最小能量控制和時間能量綜合控制的解法。第4章為線性二次型最優(yōu)控制,介紹具有二次型性能指標(biāo)的狀態(tài)調(diào)節(jié)器設(shè)計和伺服跟蹤問題。第5章為動態(tài)規(guī)劃,講述最優(yōu)性原理和離散/連續(xù)系統(tǒng)的動態(tài)規(guī)劃問題。第2章~第5章是最優(yōu)控制的主體內(nèi)容,構(gòu)成了最優(yōu)控制理論的基本框架。第6章~第10章分別陳述最優(yōu)控制的計算方法、隨機(jī)線性系統(tǒng)的最優(yōu)控制、奇異最優(yōu)控制、魯棒最優(yōu)控制以及遺傳算法在最優(yōu)控制中的應(yīng)用。第11章~第16章為變分法、極小值原理、線性二次型設(shè)計等最優(yōu)控制主要方法在工程實際中的應(yīng)用及其MATLAB仿真代碼。
王青,北京航空航天大學(xué)教授,博士生導(dǎo)師。分別于1993年和1996年獲得西北工業(yè)大學(xué)飛行器控制、制導(dǎo)與仿真專業(yè)工學(xué)碩士和博士學(xué)位,1996年至1998年在北京航空航天大學(xué)自動控制系進(jìn)行博士后研究。多年來一直從事飛行器制導(dǎo)與控制領(lǐng)域的研究,主講最優(yōu)控制、智能控制等課程,主持國家自然科學(xué)基金、航空科學(xué)基金及航天航空科研院所項目30余項,發(fā)表論文百余篇。
第1章 緒論
1.1 最優(yōu)控制的發(fā)展歷程
1.2 最優(yōu)控制問題的實例
1.2.1 登月艙的月球軟著陸問題
1.2.2 空間攔截問題
1.2.3 生產(chǎn)計劃問題
1.3 最優(yōu)控制問題的描述
1.4 本書內(nèi)容安排
1.4.1 章節(jié)結(jié)構(gòu)
1.4.2 使用建議
第2章 變分法
2.1 泛函與變分的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
2.1.1 泛函與變分的定義
2.1.2 泛函極值的必要條件
2.2 無條件泛函極值的變分原理
第1章 緒論
1.1 最優(yōu)控制的發(fā)展歷程
1.2 最優(yōu)控制問題的實例
1.2.1 登月艙的月球軟著陸問題
1.2.2 空間攔截問題
1.2.3 生產(chǎn)計劃問題
1.3 最優(yōu)控制問題的描述
1.4 本書內(nèi)容安排
1.4.1 章節(jié)結(jié)構(gòu)
1.4.2 使用建議
第2章 變分法
2.1 泛函與變分的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
2.1.1 泛函與變分的定義
2.1.2 泛函極值的必要條件
2.2 無條件泛函極值的變分原理
2.3 等式約束泛函極值的變分原理
2.3.1 終端時刻固定,終端狀態(tài)自由
2.3.2 終端時刻自由,終端狀態(tài)受約束
2.3.3 終端時刻固定,終端狀態(tài)受約束
2.4 小結(jié)
習(xí)題
第3章 極小值原理
3.1 變分法的局限性
3.2 連續(xù)系統(tǒng)的極小值原理
3.3 雙積分系統(tǒng)的最短時間控制
3.4 雙積分系統(tǒng)的最少能量控制
3.5 時間和能量綜合最優(yōu)控制
3.6 離散系統(tǒng)的極小值原理
3.7 小結(jié)
習(xí)題
第4章 線性系統(tǒng)的二次型最優(yōu)控制
4.1 線性二次型最優(yōu)控制的數(shù)學(xué)描述
4.2 連續(xù)系統(tǒng)的有限時間狀態(tài)調(diào)節(jié)器
4.2.1 基于極小值原理的設(shè)計方法
4.2.2 黎卡提微分方程的求解
4.3 連續(xù)系統(tǒng)的無限時間狀態(tài)調(diào)節(jié)器
4.3.1 黎卡提代數(shù)方程
4.3.2 LQR系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度分析
4.3.3 利用MATLAB求解黎卡提代數(shù)方程
4.4 具有指定衰減速率的無限時間狀態(tài)調(diào)節(jié)器
4.5 連續(xù)系統(tǒng)的伺服跟蹤最優(yōu)控制器
4.6 離散系統(tǒng)的狀態(tài)調(diào)節(jié)器
4.6.1 離散系統(tǒng)的有限時間狀態(tài)調(diào)節(jié)器
4.6.2 離散系統(tǒng)的無限時間狀態(tài)調(diào)節(jié)器
4.7 小結(jié)
習(xí)題
第5章 動態(tài)規(guī)劃
5.1 動態(tài)規(guī)劃的基本思想
5.1.1 多級決策問題
5.1.2 動態(tài)規(guī)劃的基本原理——最優(yōu)性原理
5.2 離散系統(tǒng)的動態(tài)規(guī)劃方法
5.3 連續(xù)系統(tǒng)的動態(tài)規(guī)劃方法
5.3.1 HJB方程
5.3.2 HJB方程與極小值原理
5.3.3 HJB方程與LQR設(shè)計問題
5.4 小結(jié)
習(xí)題
第6章 最優(yōu)控制的計算方法
6.1 問題描述
6.2 直接法
6.2.1 梯度法
6.2.2 共軛梯度法
6.3 間接法
6.3.1 邊界迭代法
6.3.2 擬線性化法
6.4小結(jié)
習(xí)題
第7章 隨機(jī)最優(yōu)控制
7.1 分離定理與離散系統(tǒng)的隨機(jī)線性控制器
7.2 連續(xù)系統(tǒng)的隨機(jī)線性控制器
7.3 隨機(jī)線性跟蹤控制器的設(shè)計
7.4 小結(jié)
習(xí)題
第8章 奇異最優(yōu)控制
8.1 奇異最優(yōu)控制的提出
8.2 奇異線性二次型最優(yōu)控制
8.3 奇異最優(yōu)控制的解法
8.4 小結(jié)
習(xí)題
第9章 魯棒控制與最優(yōu)控制
9.1 預(yù)備知識
9.1.1 信號范數(shù)
9.1.2 系統(tǒng)范數(shù)
9.2 LQR/LQG問題與H2最優(yōu)控制問題
9.2.1 LQR與H2最優(yōu)控制
9.2.2 LQG與H2最優(yōu)控制
9.3 HH控制理論
9.3.1 概述
9.3.2 H∞標(biāo)準(zhǔn)問題
9.3.3 不確定性系統(tǒng)的H∞控制
9.4 線性定常系統(tǒng)的H∞最優(yōu)控制
9.4.1 概述
9.4.2 H∞控制器求解
9.5 小結(jié)
習(xí)題
第10章 遺傳算法與最優(yōu)控制
10.1 傳統(tǒng)的加權(quán)陣選擇方法
10.2 基于遺傳算法的最優(yōu)控制器設(shè)計
10.3 小結(jié)
習(xí)題
第11章 變分法應(yīng)用
11.1 實例一:變分法在溫度控制系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用
11.1.1 溫度控制系統(tǒng)描述
11.1.2 變分法解溫度控制問題
11.1.3 仿真驗證
11.2 實例二:火星探測器最優(yōu)小推力變軌
11.2.1 軌道優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型
11.2.2 地球逃逸段小推力軌道優(yōu)化與仿真
第12章 極小值原理應(yīng)用
12.1 實例一:機(jī)械手轉(zhuǎn)臺最短時間控制
12.1.1 機(jī)械手轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)描述
12.1.2 極小值原理求解機(jī)械手最短時間控制問題
12.1.3 仿真分析
12.2 實例二:最優(yōu)導(dǎo)引律
12.2.1 導(dǎo)彈運(yùn)動狀態(tài)方程的建立
12.2.2 最優(yōu)導(dǎo)引律的設(shè)計與仿真驗證
第13章 線性二次型最優(yōu)控制方法應(yīng)用
13.1 實例一:線性二次型最優(yōu)控制在吊車控制中的應(yīng)用
13.1.1 橋式吊車控制系統(tǒng)概述
13.1.2 系統(tǒng)狀態(tài)方程的建立
13.1.3 線性二次型最優(yōu)控制的設(shè)計與實現(xiàn)
13.1.4 零極點配置的設(shè)計與實現(xiàn)
13.1.5 結(jié)論
13.2 實例二:線性二次型最優(yōu)控制在液壓伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用
13.2.1 液壓伺服系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
13.2.2 線性二次型最優(yōu)控制器的設(shè)計與仿真
13.2.3 加權(quán)陣對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響
13.2.4 結(jié)論
第14章 動態(tài)規(guī)劃方法應(yīng)用
14.1 實例一:利用動態(tài)規(guī)劃解決熱交換器最優(yōu)設(shè)計問題
14.1.1 熱交換器設(shè)計問題描述
14.1.2 熱交換器系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
14.1.3 動態(tài)規(guī)劃法求解交換面積分配策略
14.2 實例二:利用動態(tài)規(guī)劃解決運(yùn)行成本最小化問題
14.2.1 運(yùn)行成本最小化問題描述
14.2.2 動態(tài)規(guī)劃求解運(yùn)行成本最小化問題
14.2.3 仿真驗證
第15章 隨機(jī)最優(yōu)控制方法應(yīng)用
15.1 實例一:隨機(jī)最優(yōu)控制在汽車自控系統(tǒng)中的應(yīng)用
15.1.1 汽車自動控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)描述
15.1.2 隨機(jī)最優(yōu)控制系統(tǒng)設(shè)計
15.1.3 仿真驗證
15.2 實例二:隨機(jī)最優(yōu)控制在倒立擺控制中的應(yīng)用
15.2.1 二級倒立擺系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
15.2.2 隨機(jī)最優(yōu)控制系統(tǒng)設(shè)計
15.2.3 仿真驗證
第16章 遺傳算法在最優(yōu)控制中的應(yīng)用
16.1 倒立擺的數(shù)學(xué)模型
16.2 采用遺傳算法選擇加權(quán)陣
16.3 仿真分析
參考文獻(xiàn)