最優(yōu)控制：理論、范例及研究方法

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  生產計劃問題
  1.3  最優(yōu)控制問題的描述
  1.4  本書內容安排
    1.4.1  章節(jié)結構
    1.4.2  使用建議
第2章  變分法
  2.1  泛函與變分的數學基礎
    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
  習題
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
  習題
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)控制的數學描述
  4.2  連續(xù)系統(tǒng)的有限時間狀態(tài)調節(jié)器
    4.2.1  基于極小值原理的設計方法
    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)調節(jié)器
    4.3.1  黎卡提代數方程
    4.3.2  LQR系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度分析
    4.3.3  利用MATLAB求解黎卡提代數方程
  4.4  具有指定衰減速率的無限時間狀態(tài)調節(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)調節(jié)器
    4.6.1  離散系統(tǒng)的有限時間狀態(tài)調節(jié)器
    4.6.2  離散系統(tǒng)的無限時間狀態(tài)調節(jié)器
  4.7  小結
  習題
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設計問題
  5.4  小結
  習題
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
  習題
第7章  隨機最優(yōu)控制
  7.1  分離定理與離散系統(tǒng)的隨機線性控制器
  7.2  連續(xù)系統(tǒng)的隨機線性控制器
  7.3  隨機線性跟蹤控制器的設計
  7.4  小結
  習題
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
  習題
第9章  魯棒控制與最優(yōu)控制
  9.1  預備知識
    9.1.1  信號范數
    9.1.2  系統(tǒng)范數
  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∞標準問題
    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
  習題
第10章  遺傳算法與最優(yōu)控制
  10.1  傳統(tǒng)的加權陣選擇方法
  10.2  基于遺傳算法的最優(yōu)控制器設計
  10.3  小結
  習題
第11章  變分法應用
  11.1  實例一：變分法在溫度控制系統(tǒng)設計中的應用
    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)化的數學模型
    11.2.2  地球逃逸段小推力軌道優(yōu)化與仿真
第12章  極小值原理應用
  12.1  實例一：機械手轉臺最短時間控制
    12.1.1  機械手轉臺控制系統(tǒng)描述
    12.1.2  極小值原理求解機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)導引律
    12.2.1  導彈運動狀態(tài)方程的建立
    12.2.2  最優(yōu)導引律的設計與仿真驗證
第13章  線性二次型最優(yōu)控制方法應用
  13.1  實例一：線性二次型最優(yōu)控制在吊車控制中的應用
    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)控制的設計與實現
    13.1.4  零極點配置的設計與實現
    13.1.5  結論
  13.2  實例二：線性二次型最優(yōu)控制在液壓伺服系統(tǒng)中的應用
    13.2.1  液壓伺服系統(tǒng)數學模型
    13.2.2  線性二次型最優(yōu)控制器的設計與仿真
    13.2.3  加權陣對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響
    13.2.4  結論
第14章  動態(tài)規(guī)劃方法應用
  14.1  實例一：利用動態(tài)規(guī)劃解決熱交換器最優(yōu)設計問題
    14.1.1  熱交換器設計問題描述
    14.1.2  熱交換器系統(tǒng)數學模型
    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)劃解決運行成本最小化問題
    14.2.1  運行成本最小化問題描述
    14.2.2  動態(tài)規(guī)劃求解運行成本最小化問題
    14.2.3  仿真驗證
第15章  隨機最優(yōu)控制方法應用
  15.1  實例一：隨機最優(yōu)控制在汽車自控系統(tǒng)中的應用
    15.1.1  汽車自動控制系統(tǒng)數學描述
    15.1.2  隨機最優(yōu)控制系統(tǒng)設計
    15.1.3  仿真驗證
  15.2  實例二：隨機最優(yōu)控制在倒立擺控制中的應用
    15.2.1  二級倒立擺系統(tǒng)數學模型
    15.2.2  隨機最優(yōu)控制系統(tǒng)設計
    15.2.3  仿真驗證
第16章  遺傳算法在最優(yōu)控制中的應用
  16.1  倒立擺的數學模型
  16.2  采用遺傳算法選擇加權陣
  16.3  仿真分析
參考文獻