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出版者:

作者:Lavretsky, Eugene; Wise, Kevin A.;

出品人:

页数:471

译者:

出版时间:2012-12

价格:$ 111.87

装帧:

isbn号码:9781447143956

丛书系列:

图书标签:

• 控制工程
• 控制理论
• 自适应控制
• 鲁棒控制
• 最优控制
• 非线性控制
• 系统辨识
• 滤波
• 估计
• 机器人控制
• 航空航天控制

好的，这是一份关于《Robust and Adaptive Control》一书内容的详细介绍，旨在突出其核心主题和对该领域知识体系的贡献，同时确保内容详实且具有专业性： --- 《鲁棒与自适应控制》 （Robust and Adaptive Control） 本书概述： 《鲁棒与自适应控制》一书深入探讨了现代控制理论中两大核心且紧密相关的分支：鲁棒控制（Robust Control）和自适应控制（Adaptive Control）。本书旨在为读者提供一个全面、严谨且具有工程实践指导意义的理论框架，以应对复杂动态系统中模型不确定性和时变特性的挑战。 在工程实践中，控制系统的性能往往受到系统动态参数的未知性、外部扰动的存在以及模型简化所引入的误差的影响。传统的基于精确模型的控制设计方法在这些不确定性面前显得力不从常。本书正是着眼于解决这些实际工程难题，系统地介绍了如何设计出在模型误差、外部干扰和参数变化下仍能保持所需性能和稳定性的控制器。 第一部分：鲁棒控制基础与理论 本书的第一部分聚焦于鲁棒控制理论，这是一套侧重于在不确定性范围内保证系统稳定性和性能的数学工具和设计方法。 1. 线性系统与不确定性描述： 本部分首先回顾了经典线性时不变（LTI）系统的数学描述，并引入了对不确定性的精确建模方法。重点讨论了范数最小化、多面体不确定性和频率域不确定性的表示。通过引入结构化和非结构化的不确定性模型，为后续的鲁棒性分析奠定基础。 2. 鲁棒稳定性分析： 鲁棒性的核心在于稳定性。本书详细阐述了如何分析一个包含不确定性的系统是否保持稳定。这包括了小增益定理（Small Gain Theorem）的应用，以及如何利用无穷范数（$mathcal{H}_infty$ 范数）来量化系统对扰动的敏感度。我们深入探讨了李雅普诺夫稳定性理论在不确定系统中的扩展应用，特别是如何处理参数不确定性对稳定性判据的影响。 3. $mathcal{H}_infty$ 控制设计： $mathcal{H}_infty$ 控制是鲁棒控制中最成熟和广泛应用的技术之一。本书详细推导了$mathcal{H}_infty$ 控制器的设计过程，特别是针对连续时间和离散时间系统的解决方案。这部分内容涉及三角不等式的运用，以及三角不等式在优化控制器增益以最小化扰动影响中的关键作用。我们展示了如何通过求解里卡提方程（Riccati Equation）来获得最优的 $mathcal{H}_infty$ 状态反馈或输出反馈控制器。 4. $mu$ 综合理论（$mu$-Synthesis）： 当系统不确定性具有结构时，$mathcal{H}_infty$ 方法可能过于保守。本书引入了更为先进的 $mu$ 综合理论。这部分内容侧重于如何利用奇异值分解和D-K迭代算法，在特定的不确定结构下，实现性能与鲁棒性之间的最佳平衡。对 $mu$ 结构和边界的深入分析，是理解该理论核心的关键。 第二部分：自适应控制理论与实现 本书的第二部分转向自适应控制，该领域关注于控制器参数如何能够在线地调整以匹配系统动态的实时变化。 1. 自适应控制概述与挑战： 首先介绍了自适应控制的基本概念，包括参考模型、误差信号和参数估计。重点分析了为什么需要自适应控制，即当系统参数未知或随时间变化时，传统固定参数控制器失效的问题。 2. 间接自适应控制与参数估计： 本书详细阐述了间接自适应控制的框架。这包括使用递推最小二乘法（Recursive Least Squares, RLS）或卡尔曼滤波（Kalman Filtering）等方法对系统参数进行在线估计。我们深入探讨了如何利用这些估计值来更新控制器增益，以保证系统的闭环性能。讨论了参数估计收敛性、一致性和收敛速度的理论分析。 3. 直接自适应控制与误差驱动机制： 与间接方法相对，直接自适应控制着重于控制器参数如何直接响应误差信号。书中详细介绍了基于李雅普诺夫函数的自适应律的设计，如模式学习律（Model Reference Adaptive Control, MRAC）中的梯度下降法和基于误差的直接更新律。这部分内容强调了如何构造一个具有足够“负定性”的李雅普诺夫函数，以确保自适应过程的稳定性。 4. 鲁棒自适应控制（Robust Adaptive Control）： 这是本书连接前后两大部分的关键。纯粹的自适应系统容易受到测量噪声和外部干扰的影响，可能导致参数发散。本书引入了鲁棒性措施到自适应算法中，以解决“参数漂移”问题。这包括死区（Dead-Zone）技术、投影算子（Projection Operators）以及鲁棒的参数估计器设计。我们展示了如何通过引入适度的鲁棒性设计，使得系统在存在有界干扰的情况下，仍能保证参数的最终有界性或收敛性。 第三部分：前沿与应用整合 本书的最后部分将鲁棒性和自适应性进行有机结合，并讨论了其在现代工程系统中的应用。 1. 切换系统与混合自适应控制： 对于具有不同工作模式或状态的系统，需要采用切换控制策略。本书介绍了如何设计能够在不同鲁棒控制器之间自动切换的策略，或者如何设计能够在参数变化时平滑过渡的自适应律。 2. 智能算法在控制中的融合： 探讨了神经网络和模糊逻辑等智能算法如何作为自适应机制的补充，尤其是在处理高度非线性或难以建模的动态系统时。 总结： 《鲁棒与自适应控制》不仅提供了严谨的数学推导和证明，更注重于将这些高级理论转化为可行的工程设计工具。读者将掌握如何系统地分析和设计在不确定环境下表现优异的控制系统，无论这些不确定性是已知的结构化不确定性（鲁棒控制范畴），还是未知的、时变的参数变化（自适应控制范畴）。本书是控制理论高级研究人员、研究生以及在航空航天、机器人、过程控制等领域从事复杂系统控制设计的工程师的必备参考书。

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翻开这本书，首先映入眼帘的是那种严谨的学术风格，扉页上没有任何花哨的设计，只有清晰的书名和作者信息，这让我立刻感受到一股扑面而来的专业气息。我一开始就抱着一种学习新知识、拓展思维边界的心态来阅读它，尤其是在我目前的研究领域，经常会遇到一些需要处理非线性、时变系统的问题，而鲁棒性和自适应控制正是解决这些难题的有力武器。我猜测书中会花费相当大的篇幅来讲解如何量化系统的不确定性，以及如何设计控制器来保证系统在这些不确定性存在的情况下依然能够保持稳定和满足性能指标。对于自适应控制，我更是充满了好奇，我期待书中能够解释清楚自适应控制的核心思想，例如如何通过在线估计系统参数来实时调整控制器，从而应对系统动态特性的变化。我特别关注的一点是，书中是否会涉及一些先进的自适应控制技术，比如基于神经网络或模糊逻辑的自适应控制，这些技术在处理高度非线性和难以建模的系统时表现出色。此外，我希望这本书不仅停留在理论层面，更能提供一些实际的工程应用案例，比如在航空航天、机器人、化工过程等领域，这些案例能够帮助我更好地理解抽象的控制理论在现实世界中的落地。这本书的语言风格我预感会比较学术化，可能充斥着大量的数学符号和定理证明，这需要我投入更多的时间和精力去消化，但我坚信，通过扎实的学习，我一定能从中受益匪浅，掌握一套全新的、更强大的系统控制方法论。

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当我第一眼看到《Robust and Adaptive Control》这本书时，我的脑海中立刻浮现出无数与实际工程应用相关的场景。我一直在寻找一本能够系统性地阐述如何应对不确定性和动态变化的控制方法的书籍。在很多工程领域，例如航空航天、自动驾驶汽车、甚至智能电网，系统模型往往是不完美的，而且外部环境也会不断变化。这使得设计一个能够保证系统稳定性和高性能的控制器变得极其困难。我非常期待这本书能够为我提供一套全面的理论框架和实用工具，帮助我掌握如何设计“健壮”的控制器，即能够在各种未知的干扰和模型不确定性下保持预期的性能。我相信书中会深入探讨如何量化这些不确定性，以及如何利用数学方法来构建能够抵御这些不确定性的控制器，可能包括模型预测控制、滑模控制等。同时，我同样对自适应控制部分充满期待。我希望这本书能够清晰地解释自适应控制的核心思想，例如如何设计控制器，使其能够实时地学习和适应系统参数的变化，或者如何让控制器随着时间的推移而不断优化自身的性能。我特别关注书中是否会包含一些实际的应用案例，例如如何将鲁棒和自适应控制技术应用于无人机的飞行控制，或者在机器人抓取任务中如何实现对未知物体形状和重量的自适应调整。这些具体的例子将大大有助于我理解和应用书中的理论知识，并为我的研究和工程实践提供宝贵的指导。

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我对《Robust and Adaptive Control》的期待，很大程度上源于我对控制系统理论的深厚兴趣，以及在实际工程项目中遇到的各种挑战。我深知，在许多现实世界的应用中，精确的模型往往是难以获得的，系统也常常会受到各种未知或变化的扰动。因此，能够设计出在不确定性和动态变化下依然表现良好的控制器，是衡量一个控制系统是否“健壮”和“智能”的关键。我非常期待这本书能够从基础概念入手，清晰地阐述鲁棒控制的原理，例如如何运用各种数学工具来分析和保证系统的鲁棒性，可能涉及LMI（线性矩阵不等式）等方法。同时，我也非常关注自适应控制部分，希望它能深入讲解自适应控制的设计思想，比如如何通过在线辨识系统参数或者直接调整控制器增益来适应系统动态的变化。我想象着书中会提供一些经典的自适应控制算法，并对其稳定性进行严格的数学证明。此外，我希望能看到一些能够体现这些理论在实际工程中应用的案例分析，比如在航空航天领域的飞行控制，或者在机器人领域的运动控制，这些案例的引入，无疑能让抽象的理论变得更加生动和实用。这本书给我的第一印象就是其内容的深度和广度，它似乎能提供一套完整的框架，帮助我从理论到实践，系统地掌握鲁棒和自适应控制的核心技术，从而更好地应对复杂工程挑战。

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这本《Robust and Adaptive Control》的封面设计着实引人注目，简洁而有力，仿佛预示着书中将要探讨的那些复杂而又至关重要的控制理论。我是在一次偶然的机会下，在一家老牌的学术书店的控制理论专区里发现它的。当时我对鲁棒控制和自适应控制这两个概念一直以来都只有一些模糊的认识，虽然在一些期刊论文中零星地接触过，但总感觉缺乏一个系统性的、深入的理解。这本书的书名立刻抓住了我的注意力，"Robust"和"Adaptive"这两个词本身就充满了挑战性和吸引力，暗示着它将不仅仅是理论的堆砌，更是一种解决实际工程问题、应对不确定性和动态变化的强大工具。我当时就想象着，这本书大概会从控制系统的基本原理出发，逐步深入到鲁棒性设计的要求，比如如何处理模型不确定性、外部干扰等，以及自适应控制的核心思想，即系统如何在未知或变化的动态环境中自动调整其控制器参数以达到预期性能。我特别期待书中能够包含一些经典的鲁棒控制方法，比如H-infinity控制，以及自适应控制中的李雅普诺夫稳定性理论的应用，还有各种自适应律的设计。这本书的厚度也让我觉得内容会非常充实，大概率会包含大量的公式推导、定理证明，以及可能还会附带一些精心设计的仿真算例，用来直观地展示理论的有效性。整体而言，我预感这本书将是一本能够引领我深入理解和掌握现代控制理论关键分支的入门读物，并且很有可能成为我未来进行复杂系统设计时不可或缺的参考手册。

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这本书的书名《Robust and Adaptive Control》让我立刻联想到了一些前沿的控制理论和它们在实际应用中的重要性。我之所以对它如此感兴趣，是因为在我过去的学习和工作中，我经常遇到那些模型不精确、参数会变化的系统。比如在设计一个复杂的机器人手臂控制器时，我们不仅要考虑手臂自身的动力学特性，还要应对负载的变化、关节摩擦的不确定性，甚至外部环境的干扰。这时候，传统的固定参数控制器往往就显得力不从心了。因此，我非常希望这本书能够为我提供一套系统性的解决方案。我期待书中会深入讲解鲁棒控制的核心思想，例如如何通过分析系统的“不确定性集合”来设计一种能够确保系统在所有可能的不确定性下都表现良好的控制器。这可能涉及到一些高级的数学工具，比如李雅普诺夫稳定性理论、H-infinity范数等，我希望书中能够以清晰易懂的方式来阐述这些概念。另一方面，自适应控制也是我非常关注的重点。我希望书中能够详细介绍各种自适应控制器的设计方法，例如如何设计自适应律来在线调整控制器的参数，使其能够跟踪参考信号，并保持系统的稳定性。我尤其期待书中能包含一些实际的例子，展示这些控制策略是如何应用于航空航天、工业自动化等领域，并取得显著效果的。总而言之，我预感这本书将是一本能够帮助我突破现有技术瓶颈、提升控制系统性能的宝贵资源。

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