目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 交流伺服系統(tǒng)發(fā)展概述 1
1.1.1 交流伺服系統(tǒng)控制面臨的挑戰(zhàn) 1
1.1.2 商業(yè)交流伺服系統(tǒng)介紹 2
1.2 分數階微積分在控制領域中的應用 5
1.3 自適應控制方法概述 6
1.3.1 基于模型的自適應控制方法 7
1.3.2 基于數據的自適應控制方法 8
1.4 本書主要內容 9
1.4.1 控制對象 9
1.4.2 內容組織 10
第2章 分數階微積分理論及交流伺服系統(tǒng)分數階建模方法研究 14
2.1 分數階微積分 14
2.1.1 分數階微積分的定義 14
2.1.2 分數階微積分的拉普拉斯變換 16
2.1.3 分數階系統(tǒng) 16
2.2 分數階控制器 18
2.2.1 分數階PID控制器的基本結構 18
2.2.2 分數階控制器的實現方法 20
2.3 交流伺服系統(tǒng)速度環(huán)控制結構 21
2.4 交流伺服系統(tǒng)分數階模型及參數辨識 22
2.5 伺服系統(tǒng)實驗平臺 27
2.5.1 伺服電機系統(tǒng)實驗平臺 27
2.5.2 六關節(jié)工業(yè)機器人交流伺服系統(tǒng)實驗平臺 31
2.5.3 柔性旋轉擺臂交流伺服系統(tǒng)實驗平臺 32
2.5.4 總線型雙慣量彈性交流伺服系統(tǒng)實驗平臺 33
2.6 分數階模型辨識實驗驗證 34
2.7 本章小結 36
第3章 交流伺服系統(tǒng)分數階控制器參數圖形化整定方法研究 38
3.1 含區(qū)間參數的分數階控制器參數圖形化整定方法 38
3.1.1 問題描述及基本定義 38
3.1.2 分數階邊界定理 40
3.1.3 基于確定參數模型的分數階控制器穩(wěn)定域求解方法 41
3.1.4 含區(qū)間參數的分數階控制器參數圖形化整定方法實現 44
3.1.5 仿真結果分析 46
3.2 非線性分數階控制器參數圖形化整定方法 49
3.2.1 非線性FOPID控制器穩(wěn)定域求解方法 49
3.2.2 非線性FOPID控制器域求解方法 52
3.2.3 仿真結果分析 55
3.3 含區(qū)間階次的分數階控制器參數圖形化整定方法 59
3.3.1 問題描述及基本定義 59
3.3.2 基于區(qū)間階次常時滯模型的分數階控制器穩(wěn)定域求解方法 60
3.3.3 基于區(qū)間階次時變時滯模型的分數階控制器穩(wěn)定域求解方法 63
3.3.4 仿真結果分析 64
3.4 實驗驗證 67
3.5 本章小結 73
第4章 單電機伺服系統(tǒng)分數階自適應控制方法研究 74
4.1 基于模型的分數階控制器參數數值化整定方法 74
4.1.1 時域及頻域性能指標 74
4.1.2 改進型SMDO算法 77
4.1.3 基于ESMDO算法的FOPID控制器參數整定方法 83
4.2 基于遞推最小二乘法的分數階自適應控制方法 85
4.2.1 在線模型辨識算法 85
4.2.2 控制參數數據庫構建策略 87
4.2.3 基于數據庫的FOPID控制器參數在線整定方法 88
4.2.4 仿真結果分析 90
4.3 基于小波神經網絡的分數階自適應控制方法 92
4.3.1 基于小波神經網絡的FOPI控制器參數在線整定方法 92
4.3.2 基于小波神經網絡的FO[PI]控制器參數在線整定方法 99
4.3.3 仿真結果分析 102
4.4 基于神經網絡的分數階自適應反步法 107
4.4.1 問題描述及基本定理 107
4.4.2 分數階擾動觀測器設計 108
4.4.3 自適應反步滑�？刂破髟O計 110
4.4.4 仿真結果分析 115
4.5 實驗驗證 117
4.5.1 數值化整定方法 117
4.5.2 自適應控制方法 124
4.6 本章小結 131
第5章 多電機伺服系統(tǒng)分數階自適應控制方法研究 132
5.1 含未知參數的多電機伺服系統(tǒng)自適應狀態(tài)反饋法 132
5.1.1 問題描述 132
5.1.2 自適應控制器設計 133
5.1.3 仿真結果分析 138
5.2 含時變參數的多電機伺服系統(tǒng)自適應反步法 139
5.2.1 重要引理 139
5.2.2 RBF神經網絡 139
5.2.3 問題描述 140
5.2.4 控制器設計 141
5.2.5 仿真結果分析 145
5.3 含未知控制方向的多電機伺服系統(tǒng)自適應反步法 147
5.3.1 問題描述 147
5.3.2 分數階多Nussbaum函數法 148
5.3.3 模糊邏輯系統(tǒng) 149
5.3.4 控制器設計 150
5.3.5 穩(wěn)定性分析 156
5.3.6 仿真結果分析 157
5.4 本章小結 160
第6章 數據驅動分數階控制方法研究 161
6.1 數據驅動分數階控制器參數離線整定算法 161
6.1.1 基于VRFT的分數階控制器參數離線整定算法 161
6.1.2 理想濾波器的設計 163
6.2 數據驅動分數階控制器參數在線校正算法 164
6.3 算法的穩(wěn)定性分析與仿真驗證 168
6.3.1 穩(wěn)定性分析 168
6.3.2 仿真結果分析 175
6.4 實驗驗證 179
6.4.1 數據驅動分數階參考模型 179
6.4.2 數據驅動分數階控制方法 183
6.5 本章小結 192
第7章 數據驅動自適應擾動抑制方法研究 193
7.1 數據干擾與整幀丟失 193
7.2 數據驅動加權迭代反饋調整控制算法 195
7.2.1 數據擾動情況下的控制器參數整定準則 195
7.2.2 數據驅動加權迭代控制器參數整定算法 197
7.3 數據驅動加權迭代擾動補償控制算法 198
7.3.1 考慮擾動補償的控制器參數整定算法 198
7.3.2 數據干擾與整幀丟失信息的無偏估計 200
7.3.3 算法的收斂性與穩(wěn)定性分析 202
7.3.4 仿真結果分析 207
7.4 實驗驗證 213
7.5 本章小結 219
第8章 數據驅動多性能指標優(yōu)化方法研究 221
8.1 基于頻率響應的性能指標約束條件 221
8.1.1 穩(wěn)定性約束 221
8.1.2 頻域性能約束 223
8.2 基于參考模型的性能指標約束條件 225
8.2.1 理想伯德函數閉環(huán)參考模型 225
8.2.2 時域性能約束 226
8.2.3 靈敏度函數約束 228
8.3 數據驅動多性能指標模型參考自適應控制算法 229
8.3.1 控制輸入信號的幅值限制 229
8.3.2 分數階模型參考自適應控制算法 230
8.3.3 仿真結果分析 232
8.4 實驗驗證 237
8.5 本章小結 242
參考文獻 244