基于自适应动态规划理论的非线性系统优化控制及其应用
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针对实现最优控制过程中亟待解决的关键问题，从建模、 方法设计和仿真分析等多方面综合全面进行介绍。具体包含 ６ 个章节的内容，分别介绍自适应动态规划的理论方法、 事件触发机制下几类复杂非线性系统的优化控制问题的求解、 含输入约束非线性连续时间系统的 Ｈ∞ 自适应跟踪控制方法、含输入和不匹配扰动的非线性连续时间系统 Ｈ∞ 滑模控制以及动态未知的非线性离散时间系统的最优控制问题等。最后，针对自适应动态规划理论在实际系统中的应用研究进行案例分析，解决自主式水下航行器系统的自适应轨迹跟踪控制问题。 本书适合从事控制科学与工程专业的研究生及相关科研人员使用和参考。
本书详细介绍人工智能与优化控制相结合的自适应动态规划理论的同时，介绍基于自适应动态规划理论的优化控制方法取得的丰硕理论成果。分析复杂系统的最优控制面临的问题如优化性提升、 控制通讯与计算负担、 控制系统自身的限制以及外部环境对控制系统的影响等。
李婷，山东济南人，中共党员，博士研究生，北京印刷学院讲师，博士毕业于东北大学信息科学与工程学院控制理论与控制工程专业。主要研究方向为复杂系统自适应优化控制、近似动态规划、事件触发控制以及自适应跟踪控制算法等。
第一章 绪论 １. １ 问题背景和研究意义 ???????????????????????????????????????????????? １ １. ２ 自适应动态规划理论的发展历程 ?????????????????????????????????????? ３ １. ３ 自适应动态规划求解最优控制问题的研究现状 ?????????????????????????? ４ １. ３. １ 最优跟踪控制问题求解 ?????????????????????????????????????????? ４ １. ３. ２ 带扰动的 Ｈ∞ 控制问题求解 ?????????????????????????????????????? ５ １. ３. ３ 实际应用系统中的问题求解 ?????????????????????????????????????? ５ １. ４ 基于事件触发机制的自适应动态规划及其研究进展 ?????????????????????? ６ １. ５ 本书的主要工作 ???????????????????????????????????????????????????? ７ 第二章 自适应动态规划的理论方法 ２. １ 引言 ?????????????????????????????????????????????????????????????? １０ ２?? ２ 动态规划与优化控制 ???????????????????????????????????????????????? １０ ２?? ２?? １ 离散时间系统的动态规划方法 ???????????????????????????????????? １１ ２?? ２?? ２ 连续时间系统的动态规划方法 ???????????????????????????????????? １２ ２?? ３ 自适应动态规划的基本原理 ?????????????????????????????????????????? １２ ２?? ４ 自适应动态规划的基本结构及拓展 ???????????????????????????????????? １３ ２?? ４?? １ 基本结构 ?????????????????????????????????????????????????????? １３ ２?? ４?? ２ 拓展结构 ?????????????????????????????????????????????????????? １６ ２?? ５ 迭代方法分类 ?????????????????????????????????????????????????????? １８ 第三章 事件触发机制下输入受限系统的 Ｈ∞最优控制 ３?? １ 引言 ?????????????????????????????????????????????????????????????? １９ ３?? ２ 问题描述 ?????????????????????????????????????????????????????????? ２０ ３?? ３ 事件触发机制下输入受限系统的 Ｈ∞ 控制设计 ?????????????????????????? ２１ ３?? ３?? １ 事件触发机制下的 ＨＪＩ 方程及其最优解 ???????????????????????????? ２１ ３?? ３?? ２ 考虑干扰和控制约束的触发条件设计及系统稳定性分析 ?????????????? ２３ ３?? ４ 事件触发机制下的自适应评判网络设计及稳定性分析 ???????????????????? ２５ ３?? ４?? １ 自适应评判网络设计 ???????????????????????????????????????????? ２５ ３?? ４?? ２ 算法稳定性分析 ???????????????????????????????????????????????? ２７ ３?? ５ 事件触发的 Ｈ∞ 最优跟踪控制设计 ???????????????????????????????????? ３０ ３?? ６ 案例及仿真分析 ???????????????????????????????????????????????????? ３２ ３?? ６?? １ 单连杆机械臂系统 ?????????????????????????????????????????????? ３２ ３?? ６?? ２ 质量—弹簧—阻尼器系统 ???????????????????????????????????????? ３４ ３?? ７ 本章小结 ?????????????????????????????????????????????????????????? ３９ 第四章 事件触发机制下含输入约束不确定系统的最优积分滑模 控制 ４?? １ 引言 ?????????????????????????????????????????????????????????????? ４０ ４?? ２ 问题描述 ?????????????????????????????????????????????????????????? ４１ ４?? ３ 事件触发的积分滑模控制器设计 ?????????????????????????????????????? ４２ ４?? ３?? １ 滑模控制的事件触发条件设计及稳定性分析 ???????????????????????? ４２ ４?? ３?? ２ 事件触发间隔的非平凡性分析 ???????????????????????????????????? ４４ ４?? ４ 含滑模动态的最优控制器设计 ???????????????????????????????????????? ４６ ４?? ４?? １ 连续控制部分的触发条件设计及稳定性分析 ???????????????????????? ４６ ４?? ４?? ２ 事件触发的自适应评判网络设计 ?????????????????????????????????? ４９ ４?? ５ 案例及仿真分析 ???????????????????????????????????????????????????? ５３ ４?? ６ 本章小结 ?????????????????????????????????????????????????????????? ５８ 第五章 动态未知的非线性离散系统事件触发的最优控制策略 ５?? １ 引言 ?????????????????????????????????????????????????????????????? ５９ ５?? ２ 问题描述 ?????????????????????????????????????????????????????????? ６０ ５?? ３ 考虑 λ 参数的事件触发近似最优控制器设计 ???????????????????????????? ６２ ５?? ３?? １ 事件触发最优控制策略 ?????????????????????????????????????????? ６２ ５?? ３?? ２ 事件触发条件及系统稳定性分析 ?????????????????????????????????? ６３ ５?? ４ 基于事件触发启发式动态规划的增强学习方案 ?????????????????????????? ６５ ５?? ４?? １ 自适应评判网络设计 ???????????????????????????????????????????? ６６ ５?? ４?? ２ 闭环系统稳定性及网络权值收敛性分析 ???????????????????????????? ６８ ５?? ５ 案例及仿真分析 ???????????????????????????????????????????????????? ７１ ５?? ５?? １ 仿真 １: 质量—弹簧—阻尼器系统 ???????????????????????????????? ７１ ５?? ５?? ２ 仿真 ２: 扭摆系统 ?????????????????????????????????????????????? ７５ ５?? ６ 本章小结 ?????????????????????????????????????????????????????????? ７９ 第六章 基于优先经验回放的水下航行器自适应跟踪控制应用 ６?? １ 引言 ?????????????????????????????????????????????????????????????? ８０ ６?? ２ 水下航行器建模与问题描述 ?????????????????????????????????????????? ８１ ６?? ３ 水下航行器位置与姿态跟踪的滑模控制设计 ???????????????????????????? ８３ ６?? ４ 基于优先经验回放的 ＡＤＨＤＰ 跟踪控制设计 ???????????????????????????? ８５ ６?? ４?? １ ＡＤＨＤＰ 控制算法 ?????????????????????????????????????????????? ８５ ６?? ４?? ２ 考虑 λ 参数的优先经验回放采样 ?????????????????????????????????? ８６ ６?? ４?? ３ 增强学习的权值更新设计 ???????????????????????????????????????? ８７ ６?? ４?? ４ 经验回放的自适应控制算法稳定性分析 ???????????????????????????? ８９ ６?? ５ 案例及仿真分析 ???????????????????????????????????????????????????? ９３ ６?? ６ 本章小结 ?????????????????????????????????????????????????????????? ９６ 参考文献 ?????????????????????????????????????????????????????????????? ９７
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