最優(yōu)控制理論與系統(tǒng)(第三版)
《最優(yōu)控制理論與系統(tǒng)(第三版)》從理論及工程應(yīng)用的角度,系統(tǒng)地介紹了最優(yōu)控制理論及最優(yōu)控制系統(tǒng)的各個(gè)基本方面。全書共分10章。第2~4章介紹變分法、極小值原理和動(dòng)態(tài)規(guī)劃的基本內(nèi)容、方法及應(yīng)用;第5、6章對狀態(tài)調(diào)節(jié)器、輸出調(diào)節(jié)器以及跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行了較為深入的討論;第7~9章介紹了最優(yōu)控制理論中較為新穎的分支——魯棒最優(yōu)控制、奇異最優(yōu)控制以及隨機(jī)最優(yōu)控制;第10章介紹各種典型的實(shí)用最優(yōu)控制系統(tǒng)。
《最優(yōu)控制理論與系統(tǒng)(第三版)》深入淺出,結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn),實(shí)例豐富,便于自學(xué)。既可作為高等院校自動(dòng)控制專業(yè)研究生教材和自動(dòng)化類專業(yè)高年級(jí)本科生教材,亦可供從事自動(dòng)控制、信息處理、系統(tǒng)工程及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等專業(yè)的科研人員和工程技術(shù)人員參考。
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20世紀(jì)60年代初,由于空間技術(shù)的迅猛發(fā)展和數(shù)字計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用,動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)化理論得到迅速發(fā)展,形成了最優(yōu)控制理論這一重要的學(xué)科分支。時(shí)至今日,動(dòng)態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化理論不僅有了許多成功的應(yīng)用,而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了自動(dòng)控制的傳統(tǒng)界限,在系統(tǒng)工程、經(jīng)濟(jì)管理與決策、人口控制等許多領(lǐng)域都有越來越廣泛的應(yīng)用,取得了顯著的成效。同時(shí),最優(yōu)控制理論自身在不斷完善和充實(shí)的過程中又產(chǎn)生了許多需要解決的理論和實(shí)踐問題。也許,正是因?yàn)檫@些原因,最優(yōu)控制目前仍然是一個(gè)相當(dāng)活躍的學(xué)科領(lǐng)域。
本書試圖從理論及工程應(yīng)用的角度,系統(tǒng)地介紹最優(yōu)控制理論的各個(gè)基本方面。全書共分10章。第2~4章系統(tǒng)介紹變分法、極小值原理和動(dòng)態(tài)規(guī)劃的基本內(nèi)容、方法及應(yīng)用;第5、6章對狀態(tài)調(diào)節(jié)器、輸出調(diào)節(jié)器以及跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行了較為深入的討論;第7~9章介紹了最優(yōu)控制理論中較為新穎的分支——魯棒最優(yōu)控制、奇異最優(yōu)控制以及隨機(jī)最優(yōu)控制;第10章集中介紹各種典型的實(shí)用最優(yōu)控制系統(tǒng)。
在編著過程中,我們在注重理論的嚴(yán)謹(jǐn)性,保持內(nèi)容的先進(jìn)性、完整性和系統(tǒng)性的同時(shí),力求深入淺出,便于讀者自學(xué)。書中編人了相當(dāng)數(shù)量的例題、習(xí)題和應(yīng)用實(shí)例,以利于深入理解和應(yīng)用最優(yōu)控制理論。
本書第1~6章,為最優(yōu)控制學(xué)科的基本內(nèi)容,可供32~40學(xué)時(shí)授課之用。在本書第三版中,提供了授課內(nèi)容的PPT,并制成二維碼,附于書中,以便查詢之需。
本書由胡壽松教授、王執(zhí)銓教授和胡維禮教授編著。在編著過程中,得到了史維教授、劉士中教授、肖迪博士的協(xié)助。對此,我們表示衷心的感謝。
本書是編著者在多年教學(xué)和科研的基礎(chǔ)上,經(jīng)充實(shí)和提高而寫成的,其中大部分內(nèi)容都已為控制專業(yè)研究生、高年級(jí)本科生以及有關(guān)工程技術(shù)人員多次講授過,但由于編著者水平所限,書中疏漏和不妥之處在所難免,殷切希望廣大讀者不吝指正。
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目錄
前言
第1章導(dǎo)論1
1.1引言1
1.2最優(yōu)控制問題2
1.3性能指標(biāo)類型6
第2章最優(yōu)控制中的變分法8
2.1泛函與變分8
2.2歐拉方程15
2.3橫截條件22
2.4用變分法解最優(yōu)控制問題28
2.5角點(diǎn)條件與內(nèi)點(diǎn)約束43
習(xí)題46
第3章極小值原理及其應(yīng)用49
3.1連續(xù)系統(tǒng)的極小值原理49
3.2離散系統(tǒng)的極小值原理76
3.3時(shí)間最優(yōu)控制86
3.4燃料最優(yōu)控制107
3.5時(shí)間-燃料最優(yōu)控制115
習(xí)題121
第4章動(dòng)態(tài)規(guī)劃129
4.1多級(jí)決策問題129
4.2離散動(dòng)態(tài)規(guī)劃137
4.3連續(xù)動(dòng)態(tài)規(guī)劃144
4.4動(dòng)態(tài)規(guī)劃與極小值原理和變分法151
習(xí)題156
第5章線性最優(yōu)狀態(tài)調(diào)節(jié)器160
5.1線性二次型問題160
5.2狀態(tài)調(diào)節(jié)器163
5.3具有給定穩(wěn)定度的狀態(tài)調(diào)節(jié)器179
5.4逆最優(yōu)調(diào)節(jié)器182
5.5離散狀態(tài)調(diào)節(jié)器187
習(xí)題191
第6章線性最優(yōu)輸出調(diào)節(jié)器與跟蹤系統(tǒng)195
6.1輸出調(diào)節(jié)器195
6.2離散輸出調(diào)節(jié)器205
6.3跟蹤系統(tǒng)210
習(xí)題220
第7章魯棒最優(yōu)控制223
7.1魯棒控制問題223
7.2魯棒控制的基本概念與數(shù)學(xué)基礎(chǔ)226
7.3H∞最優(yōu)控制理論229
7.4H∞最優(yōu)控制的直接狀態(tài)空間法252
習(xí)題260
第8章奇異最優(yōu)控制261
8.1最優(yōu)控制問題的奇異解261
8.2線性系統(tǒng)的奇異最優(yōu)控制267
8.3非線性系統(tǒng)的奇異最優(yōu)控制279
8.4奇異最優(yōu)調(diào)節(jié)器284
8.5奇異最優(yōu)控制的應(yīng)用290
習(xí)題293
第9章隨機(jī)最優(yōu)控制295
9.1隨機(jī)噪聲作用下的狀態(tài)響應(yīng)295
9.2隨機(jī)狀態(tài)反饋調(diào)節(jié)器300
9.3隨機(jī)輸出反饋調(diào)節(jié)器308
9.4離散系統(tǒng)的隨機(jī)最優(yōu)控制316
習(xí)題325
第10章實(shí)用最優(yōu)控制系統(tǒng)327
10.1高速高精度數(shù)字伺服系統(tǒng)的時(shí)間次優(yōu)控制327
10.2Ⅲ型數(shù)字伺服系統(tǒng)的ITAE性能指標(biāo)最優(yōu)控制337
10.3交直流混合電力系統(tǒng)直流制動(dòng)的時(shí)間-能量雙指標(biāo)最優(yōu)控制342
10.4二級(jí)倒立擺的二次型最優(yōu)控制346
10.5電動(dòng)公交車直流牽引電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最優(yōu)控制353
參考文獻(xiàn)361