非線性模型預測控制方法 非线性模型预测控制方法

張友安, 等

  • 出版商: 電子工業
  • 出版日期: 2017-12-01
  • 定價: $294
  • 售價: 8.5$250
  • 語言: 簡體中文
  • 頁數: 208
  • 裝訂: 平裝
  • ISBN: 712132931X
  • ISBN-13: 9787121329319
  • 相關分類: 機器學習 Machine Learning

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商品描述

本書主要介紹作者團隊在非線性模型預測控制方面的研究成果。具體包括:第1章介紹了預測控制的研究背景與發展及國內外研究現狀;第2、3章重點研究了預測控制系統的穩定條件;第4章設計了三種魯棒預測控制算法,並比較了幾種典型粒子濾波器的估計精度與計算速度;第5章針對跟蹤問題,設計了非線性預測控制器;第6、7章將預測控制應用於具體系統;第8章對全書工作進行了回顧和總結,並對未來工作進行了展望。本書可作為高等院校控制相關專業研究生、高年級本科生的教學參考書。

作者簡介

張友安,海軍航空工程學院控制工程系教授,博士生導師,哈爾濱工業大學飛行器設計專業博士學歷與學位(1999)。
近5年,發表SCI源刊論文12篇、EI核心期刊論文26篇。獲F5000論文3篇次(F5000為中國精品科技期刊頂尖學術論文)。獲年度學院學術研究先進個人二等獎、三等獎各2次;獲"十一五” 學院學術研究先進個人。是國際著名刊物《IEEE TRANSANTION ON AEROSPACE SCIENCE AND TECNOLOGY》等的審稿專家。獲《航空學報》創刊50週年優秀審稿專家。獲中國人民解放軍院校育才獎銀獎。獲學院第三屆教學名師。

目錄大綱

第1章緒論1 
1.1預測控制的研究背景與發展1 
1.2幾種典型的非線性預測控制方法3 
1.2.1添加終端零約束的預測控制4 
1.2.2添加終端狀態集約束的預測控制5 
1.2 .3添加終端代價函數的預測控制6 
1.2.4同時添加終端狀態集約束和終端代價函數的預測控制8 
1.3國內外研究現狀10 
1.3.1關於如何求取終端狀態約束集11 
1.3.2關於如何求取終端代價函數12 
1.3.3關於魯棒預測控制器設計13 
1.3.4關於跟踪問題中的預測控制14 
1.4結構安排15 

第2章求取預測控制的終端狀態約束集17 
2.1引言17 
2.2終端狀態集需要滿足的三個基本條件18 
2.3用外包集序列逼近最大終端狀態集20 
2.3.1外包集序列的構造方法21 
2.3.2外包集序列的收斂性分析22 
2.3.3支持向量機23 
2.3 .4最大終端狀態集的外包估計25 
2.3.5用外包集序列逼近最大終端狀態集的計算步驟27 
2.3.6仿真算例29 
2.4用子集序列逼近最大 端狀態集32 
2.4.1子集序列的構造方法32
2.4.2子集序列的收斂性分析34 
2.4.3用子集序列逼近最大終端狀態集的計算步驟36 
2.4.4仿真算例38 
2.5本章小結40 

第3章求取預測控制的終端代價函數41 
3.1引言41 
3.2預測控制與最優控制的關係42 
3.3終端代價函數與終端狀態集之間的關係46 
3.4終端代價函數與全局性能指標之間的關係47 
3.5求取一個合適的終端代價函數52 
3.6具有可變自調節終端代價函數的NMPC方案54 
3.6.1問題描述55 
3.6.2對閉環系統性能的證明57 
3.6.3對自調節規則的說明61 
3.6.4幾種自調節規則及其性質63 
3.7仿真算例65 
3.8本章小結69 

第4章魯棒預測控制方法71 
4.1引言71 
4.2以集合包含度為優化指標的魯棒預測控制72 
4.2.1預測可達集與集合包含度的定義73 
4.2 .2魯棒預測控制器設計73 
4.2.3預測可達集與終端狀態集的計算方法75 
4.2.4仿真算例78 
4.3基於優化線性反饋控制律的魯棒預測控制80 
4.3.1輸入狀態 大致穩定的概念及相關結論81 
4.3.2魯棒預測控制器設計82
4.3.3終端代價函數與終端狀態集的求取方法87 
4.3.4仿真算例89 
4.4基於優化多項式反饋控制律的魯棒預測控制90 
4.4.1相關定義91 
4.4.2區間算法簡介93 
4.4. 3魯棒預測控制器設計94 
4.4.4仿真算例97 
4.5魯棒預測控制系統中的狀態估計研究99 
4.5.1粒子濾波器簡介101 
4.5.2濾波器性能對比仿真106 
4.5.3 CDPF在魯棒預測控制中的應用仿真108 
4.6本章小結109
 
第5章跟踪問題中的預測控制111 
5.1引言111 
5.2對單個穩定期望輸出點的逼近112 
5.2.1問題描述112 
5.2.2穩定性分析113 
5.2. 3終端代價函數的求取116 
5.2.4終端狀態約束集的求取117 
5.2.5魯棒預測控制器設計118 
5.2.6仿真算例119 
5.3對期望輸出軌蹟的跟踪120 
5.3.1問題描述120 
5.3.2穩定性分析121 
5.3.3預測控制器設計123 
5.3.4魯棒預測控制器設計126 
5.3.5仿真算例127 
5.4滾動控制律的次優解法132
5.4.1基於斯特林插值公式的近似處理133 
5.4.2近似滾動控制序列的求取133 
5.4.3預測輸出的求取136 
5.4.4次優控制律的求取138 
5.4.5仿真算例140 
5.5基於線性近似和神經網絡逼近的非線性系統預測控制143 
5.5.1問題描述144 
5.5.2基於線性近似的非線性模型預測控制145 
5.5.3基於RBF神經網絡逼近的模型預測控制154 
5.6本章小結160 

第6章預測控制在航天器末端自主交會中的應用161 
6.1引言161 
6.2基於視線坐標系的相對運動方程162 
6.3應用仿真168 
6.4本章小結174
 
第7章模型預測控制在飛行器姿態機動中的應用175 
7.1引言175 
7.2飛行器姿態運動方程的轉換與解耦176 
7.3模型預測控制器設計181 
7.4應用仿真分析184 
7.5本章小結187 

第8章結論與展望188 
8.1主要工作總結188 
8.2存在的問題與下一步的研究方向190 
參考文獻192