基于自適應動態規劃理論的非線性系統優化控制及其應用
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針對實現最優控制過程中亟待解決的關鍵問題，從建模、 方法設計和仿真分析等多方面綜合全面進行介紹。具體包含 ６ 個章節的內容，分別介紹自適應動態規劃的理論方法、 事件觸發機制下幾類復雜非線性系統的優化控制問題的求解、 含輸入約束非線性連續時間系統的 Ｈ∞ 自適應跟蹤控制方法、含輸入和不匹配擾動的非線性連續時間系統 Ｈ∞ 滑模控制以及動態未知的非線性離散時間系統的最優控制問題等。最后，針對自適應動態規劃理論在實際系統中的應用研究進行案例分析，解決自主式水下航行器系統的自適應軌跡跟蹤控制問題。 本書適合從事控制科學與工程專業的研究生及相關科研人員使用和參考。
本書詳細介紹人工智能與優化控制相結合的自適應動態規劃理論的同時，介紹基于自適應動態規劃理論的優化控制方法取得的豐碩理論成果。分析復雜系統的最優控制面臨的問題如優化性提升、 控制通訊與計算負擔、 控制系統自身的限制以及外部環境對控制系統的影響等。
李婷，山東濟南人，中共黨員，博士研究生，北京印刷學院講師，博士畢業于東北大學信息科學與工程學院控制理論與控制工程專業。主要研究方向為復雜系統自適應優化控制、近似動態規劃、事件觸發控制以及自適應跟蹤控制算法等。
第一章 緒論 １. １ 問題背景和研究意義 ???????????????????????????????????????????????? １ １. ２ 自適應動態規劃理論的發展歷程 ?????????????????????????????????????? ３ １. ３ 自適應動態規劃求解最優控制問題的研究現狀 ?????????????????????????? ４ １. ３. １ 最優跟蹤控制問題求解 ?????????????????????????????????????????? ４ １. ３. ２ 帶擾動的 Ｈ∞ 控制問題求解 ?????????????????????????????????????? ５ １. ３. ３ 實際應用系統中的問題求解 ?????????????????????????????????????? ５ １. ４ 基于事件觸發機制的自適應動態規劃及其研究進展 ?????????????????????? ６ １. ５ 本書的主要工作 ???????????????????????????????????????????????????? ７ 第二章 自適應動態規劃的理論方法 ２. １ 引言 ?????????????????????????????????????????????????????????????? １０ ２?? ２ 動態規劃與優化控制 ???????????????????????????????????????????????? １０ ２?? ２?? １ 離散時間系統的動態規劃方法 ???????????????????????????????????? １１ ２?? ２?? ２ 連續時間系統的動態規劃方法 ???????????????????????????????????? １２ ２?? ３ 自適應動態規劃的基本原理 ?????????????????????????????????????????? １２ ２?? ４ 自適應動態規劃的基本結構及拓展 ???????????????????????????????????? １３ ２?? ４?? １ 基本結構 ?????????????????????????????????????????????????????? １３ ２?? ４?? ２ 拓展結構 ?????????????????????????????????????????????????????? １６ ２?? ５ 迭代方法分類 ?????????????????????????????????????????????????????? １８ 第三章 事件觸發機制下輸入受限系統的 Ｈ∞最優控制 ３?? １ 引言 ?????????????????????????????????????????????????????????????? １９ ３?? ２ 問題描述 ?????????????????????????????????????????????????????????? ２０ ３?? ３ 事件觸發機制下輸入受限系統的 Ｈ∞ 控制設計 ?????????????????????????? ２１ ３?? ３?? １ 事件觸發機制下的 ＨＪＩ 方程及其最優解 ???????????????????????????? ２１ ３?? ３?? ２ 考慮干擾和控制約束的觸發條件設計及系統穩定性分析 ?????????????? ２３ ３?? ４ 事件觸發機制下的自適應評判網絡設計及穩定性分析 ???????????????????? ２５ ３?? ４?? １ 自適應評判網絡設計 ???????????????????????????????????????????? ２５ ３?? ４?? ２ 算法穩定性分析 ???????????????????????????????????????????????? ２７ ３?? ５ 事件觸發的 Ｈ∞ 最優跟蹤控制設計 ???????????????????????????????????? ３０ ３?? ６ 案例及仿真分析 ???????????????????????????????????????????????????? ３２ ３?? ６?? １ 單連桿機械臂系統 ?????????????????????????????????????????????? ３２ ３?? ６?? ２ 質量—彈簧—阻尼器系統 ???????????????????????????????????????? ３４ ３?? ７ 本章小結 ?????????????????????????????????????????????????????????? ３９ 第四章 事件觸發機制下含輸入約束不確定系統的最優積分滑模 控制 ４?? １ 引言 ?????????????????????????????????????????????????????????????? ４０ ４?? ２ 問題描述 ?????????????????????????????????????????????????????????? ４１ ４?? ３ 事件觸發的積分滑模控制器設計 ?????????????????????????????????????? ４２ ４?? ３?? １ 滑模控制的事件觸發條件設計及穩定性分析 ???????????????????????? ４２ ４?? ３?? ２ 事件觸發間隔的非平凡性分析 ???????????????????????????????????? ４４ ４?? ４ 含滑模動態的最優控制器設計 ???????????????????????????????????????? ４６ ４?? ４?? １ 連續控制部分的觸發條件設計及穩定性分析 ???????????????????????? ４６ ４?? ４?? ２ 事件觸發的自適應評判網絡設計 ?????????????????????????????????? ４９ ４?? ５ 案例及仿真分析 ???????????????????????????????????????????????????? ５３ ４?? ６ 本章小結 ?????????????????????????????????????????????????????????? ５８ 第五章 動態未知的非線性離散系統事件觸發的最優控制策略 ５?? １ 引言 ?????????????????????????????????????????????????????????????? ５９ ５?? ２ 問題描述 ?????????????????????????????????????????????????????????? ６０ ５?? ３ 考慮 λ 參數的事件觸發近似最優控制器設計 ???????????????????????????? ６２ ５?? ３?? １ 事件觸發最優控制策略 ?????????????????????????????????????????? ６２ ５?? ３?? ２ 事件觸發條件及系統穩定性分析 ?????????????????????????????????? ６３ ５?? ４ 基于事件觸發啟發式動態規劃的增強學習方案 ?????????????????????????? ６５ ５?? ４?? １ 自適應評判網絡設計 ???????????????????????????????????????????? ６６ ５?? ４?? ２ 閉環系統穩定性及網絡權值收斂性分析 ???????????????????????????? ６８ ５?? ５ 案例及仿真分析 ???????????????????????????????????????????????????? ７１ ５?? ５?? １ 仿真 １: 質量—彈簧—阻尼器系統 ???????????????????????????????? ７１ ５?? ５?? ２ 仿真 ２: 扭擺系統 ?????????????????????????????????????????????? ７５ ５?? ６ 本章小結 ?????????????????????????????????????????????????????????? ７９ 第六章 基于優先經驗回放的水下航行器自適應跟蹤控制應用 ６?? １ 引言 ?????????????????????????????????????????????????????????????? ８０ ６?? ２ 水下航行器建模與問題描述 ?????????????????????????????????????????? ８１ ６?? ３ 水下航行器位置與姿態跟蹤的滑模控制設計 ???????????????????????????? ８３ ６?? ４ 基于優先經驗回放的 ＡＤＨＤＰ 跟蹤控制設計 ???????????????????????????? ８５ ６?? ４?? １ ＡＤＨＤＰ 控制算法 ?????????????????????????????????????????????? ８５ ６?? ４?? ２ 考慮 λ 參數的優先經驗回放采樣 ?????????????????????????????????? ８６ ６?? ４?? ３ 增強學習的權值更新設計 ???????????????????????????????????????? ８７ ６?? ４?? ４ 經驗回放的自適應控制算法穩定性分析 ???????????????????????????? ８９ ６?? ５ 案例及仿真分析 ???????????????????????????????????????????????????? ９３ ６?? ６ 本章小結 ?????????????????????????????????????????????????????????? ９６ 參考文獻 ?????????????????????????????????????????????????????????????? ９７
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