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基于自适应性和鲁棒性的主动振动控制（方法与试验）
作者：[法] 伊万·多雷·郎多 等 著，赵振东，谢继鹏，张广辉 译
出版社：科学出版社
出版时间：2021-09-01
ISBN：9787030695741
定价：¥148.00
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内容简介
《基于自适应性和鲁棒性的主动振动控制——方法与试验》介绍了基于自适应性和鲁棒性的主动振动控制方法，以及该方法在主动阻尼控制、窄带扰动的反馈控制和宽带扰动的前馈-反馈控制中的应用。首先，介绍了主动振动控制的基本概念和基准试验平台。其次，讨论了主动振动控制中的离散时间系统控制模型、参数自适应算法、系统辨识方法、数字控制方法、控制器复杂度降阶方法等，并对试验平台进行了开环辨识、闭环辨识和控制器复杂度的降阶分析。再次，展示了主动液压悬架系统试验平台的主动阻尼控制技术。*后，对鲁棒控制器和自适应反馈控制器进行设计以解决窄带扰动衰减问题，对前馈补偿器和自适应前馈补偿器以及Youla-Ku*era参数化自适应前馈补偿器进行设计以解决宽带扰动衰减问题。此外，《基于自适应性和鲁棒性的主动振动控制——方法与试验》附录补充了关键算法的推导过程。
作者简介
暂缺《基于自适应性和鲁棒性的主动振动控制（方法与试验）》作者简介
目录
目录
译者序
原书前言
缩略词
重点词汇索引
第一篇 基于自适应性和鲁棒性的主动振动控制介绍
第1章 基于自适应性和鲁棒性主动振动控制的基本概念 3
1.1 主动振动控制：原因及方式 3
1.2 反馈框架的概念 8
1.3 主动阻尼 10
1.4 鲁棒调节范式 10
1.5 自适应调节范式 11
1.6 结束语 13
1.7 注释和参考资料 13
参考文献 14
第2章 试验平台 18
2.1 使用反馈补偿的主动液压悬架系统 18
2.2 通过惯性作动器进行反馈补偿的主动振动控制系统 20
2.3 具有前馈-反馈补偿的分布式柔性机械结构的主动控制 23
2.4 结束语 26
2.5 注释和参考资料 26
参考文献 27
第二篇 主动振动控制技术
第3章 主动振动控制系统——模型表示 31
3.1 系统描述 31
3.1.1 连续时间与离散时间的动力学模型 31
3.1.2 数字控制系统 32
3.1.3 用于控制的离散时间系统模型 33
3.2 结束语 36
3.3 参考资料 36
参考文献 36
第4章 参数自适应算法 37
4.1 引言 37
4.2 可调模型的结构 38
4.2.1 例（a）:用于系统辨识的递归构型——方程误差 38
4.2.2 例（b）:自适应前馈补偿——输出误差 39
4.3 基本参数自适应算法 41
4.3.1 基本梯度算法 42
4.3.2 改进梯度算法 44
4.3.3 递归*小二乘算法 48
4.3.4 自适应增益的选择 53
4.3.5 案例 57
4.4 参数自适应算法的稳定性 59
4.4.1 自适应预测量的等效反馈表示 59
4.4.2 PAA的一般结构和稳定性 61
4.4.3 输出误差算法——稳定性分析 65
4.5 参数收敛 66
4.5.1 问题 66
4.6 参数自适应算法的LMS群 70
4.7 结束语 71
4.8 注释和参考资料 72
参考文献 72
第5章 主动振动控制系统的辨识——基础 74
5.1 引言 74
5.2 输入/输出数据采集和预处理 75
5.2.1 根据试验方案进行输入/输出数据采集 75
5.2.2 伪随机二进制序列 76
5.2.3 数据预处理 78
5.3 根据数据估计模型阶次 78
5.4 参数估计算法 80
5.4.1 扩展递归*小二乘法（RELS） 82
5.4.2 扩展预测模型的输出误差（XOLOE） 84
5.5 已辨识模型的验证 85
5.5.1 白噪声检验 86
5.6 结束语 87
5.7 注释和参考资料 88
参考文献 88
第6章 开环运行中试验平台的辨识 89
6.1 开环运行中主动液压悬架的辨识 89
6.1.1 次级通路辨识 90
6.1.2 主通路辨识 94
6.2 基于惯性作动器的反馈补偿AVC系统的辨识 95
6.2.1 次级通路辨识 95
6.2.2 主通路辨识 101
6.3 基于前馈-反馈补偿的主动分布式柔性机械结构的辨识 101
6.4 结束语 106
6.5 注释和参考资料 106
参考文献 106
第7章 主动振动控制的数字控制策略——基础 108
7.1 数字控制器 108
7.2 极点配置 110
7.2.1 HR与HS的选择——案例 111
7.2.2 内模原理（IMP） 113
7.2.3 Youla-Ku*era参数化 113
7.2.4 鲁棒性裕度 115
7.2.5 模型不确定性与鲁棒稳定性 118
7.2.6 灵敏度函数模板 119
7.2.7 灵敏度函数的性质 120
7.2.8 输入灵敏度函数 122
7.2.9 构造主动振动控制的灵敏度函数 123
7.3 实时控制案例：使用惯性作动器的主动振动控制系统的窄带扰动衰减 127
7.4 通过凸优化构造灵敏度函数的极点配置 130
7.5 结束语 133
7.6 注释和参考资料 133
参考文献 133
第8章 闭环运行中的辨识 136
8.1 引言 136
8.2 闭环输出误差辨识方法 137
8.2.1 闭环输出误差算法（CLOE） 140
8.2.2 滤波闭环输出误差算法（F-CLOE）和自适应滤波闭环输出误差算法（AF-CLOE） 141
8.2.3 扩展闭环输出误差算法（X-CLOE） 142
8.2.4 考虑模型中已知的固定部分 143
8.2.5 估计模型的性质 144
8.2.6 闭环运行中辨识模型的验证 144
8.3 实时控制案例：使用惯性作动器的主动控制系统在闭环中的辨识和控制器再设计 146
8.4 结束语 150
8.5 注释和参考资料 151
参考文献 151
第9章 降低控制器复杂度 152
9.1 引言 152
9.2 直接降阶控制器的准则 154
9.3 通过闭环辨识降阶控制器的估计 156
9.3.1 闭环输入匹配 156
9.3.2 闭环输出匹配 158
9.3.3 考虑名义控制器的固定部分 159
9.4 实时控制案例：降低控制器复杂度 160
9.5 结束语 163
9.6 注释和参考资料 163
参考文献 164
第三篇 主动阻尼控制技术
第10章 主动阻尼 167
10.1 引言 167
10.2 性能指标 169
10.3 使用凸优化构造灵敏度函数的控制器设计 171
10.4 基于开环辨识模型设计的控制器闭环辨识主动液压悬架 174
10.5 基于闭环辨识模型的控制器再设计 176
10.6 降低控制器的复杂度 178
10.6.1 使用仿真数据的闭环输出匹配算法（CLOM） 179
10.6.2 名义控制器和降阶控制器的实时性能对比 180
10.7 基于带阻滤波器构造灵敏度函数的控制器设计 181
10.8 结束语 186
10.9 注释和参考资料 187
参考文献 188
第四篇 窄带扰动的反馈衰减
第11章 窄带扰动反馈衰减的鲁棒控制器设计 193
11.1 引言 193
11.2 系统描述 194
11.3 鲁棒控制器设计 195
11.4 试验结果 198
11.4.1 两种时变音调扰动 199
11.4.2 振动扰动的衰减 200
11.5 结束语 202
11.6 注释和参考资料 202
参考文献 202
第12章 窄带扰动的直接自适应反馈衰减 204
12.1 引言 204
12.2 未知且时变的窄带扰动的直接自适应反馈衰减 205
12.2.1 引言 205
12.2.2 采用Youl～Kueera参数化的直接自适应调节 208
12.2.3 鲁棒性的考虑 210
12.3 窄带扰动衰减的性能评估指标 211
12.4 试验结果：自适应与鲁棒性的比较 213
12.4.1 Youla-Kucera参数化的中央控制器 213
12.4.2 两个单模态的振动控制 214
12.4.3 振动扰动 216
12.5 主动液压悬架上未知窄带扰动的自适应衰减 219
12.6 使用惯性作动器的主动振动控制系统上未知窄带扰动的自适应衰减 221
12.6.1 中央控制器的设计 222
12.6.2 实时结果 224
12.7 其他试验结果 226
12.8 结束语 226
12.9 注释和参考资料 226
参考文献 227
第13章 多稀疏未知时变窄带扰动的自适应衰减 231
13.1 引言 231
13.2 线性控制挑战 231
13.2.1 使用带阻滤波器对多窄带扰动进行衰减 232
13.2.2 使用调谐陷波滤波器的IMP设计 236
13.2.3 使用辅助低阻尼复极点的IMP设计 237
13.3 使用Youla-Ku*eraIIR参数化的交错自适应调节 238
13.3.1 AQ的估计 240
13.3.2 BQ（q-1）的估计 242
13.4 使用带阻滤波器的间接自适应调节 246
13.4.1 间接自适应调节的基本方案 246
13.4.2 使用Youla^Kufiera参数化降低设计的计算量 247
13.4.3 使用自适应陷波滤波器的频率估计 249
13.4.4 间接自适应方案的稳定性分析 251
13.5 试验结果：三个可变频率的音调扰动的衰减 251
13.6 试验结果：多个窄带扰动衰减的自适应调节方案的比较评估 256
13.6.1 引言 256
13.6.2 全局评估准则 257
13.7 结束语 262
13.8 注释和参考资料 263
参考文献 263
第五篇 宽带扰动的前馈-反馈衰减
第14章 基于数据的宽带扰动前馈补偿器的设计 269
14.1 引言 269
14.2 基于数据的前馈补偿器设计的间接方法 271
14.3 基于数据的前馈补偿器设计的直接方法 272
14.4 前馈补偿器的直接估计和实时测试 275
14.5 结束语 281
14.6 注释和参考资料 281
参考文献 282
第15章 扰动的自适应前馈补偿 285
15.1 引言 285
15.2 基本方程与符号 287
15.3 算法的开发 289
15.4 算法的分析 292
15.4.1 完美匹配的案例 292
15.4.2 非完美匹配的案例 294
15.4.3 放宽正实条件 295
15.5 宽带扰动的自适应衰减——试验结果 296
15.5.1 采用矩阵自适应增益的宽带扰动抑制 296
15.5.2 采用标量自适应增益的宽带扰动抑制 301
15.6 残余误差滤波的自适应前馈补偿 306
15.7 宽带扰动的自适应前馈+固定反馈补偿 308
15.7.1 算法的开发 310
15.7.2 算法的分析 311
15.8 宽带扰动的自适应前馈+固定反馈衰减——试验结果 312
15.9 结束语 314
15.10 注释和参考资料 314
参考文献 315
第16章 Youla-Ku*era参数化自适应前馈补偿器 320
16.1 引言 320
16.2 基本方程和符号 321
16.3 算法的开发 323
16.4 算法的分析 326
16.4.1 完美匹配的案例 326
16.4.2 非完美匹配的情况 326
16.4.3 放宽正实条件 327
16.4.4 算法总结 327
16.5 试验结果 329
16.5.1 中央控制器和比较目标 329
16.5.2 使用矩阵自适应增益抑制宽带扰动 329
16.5.3 使用标量自适应增益抑制宽带扰动 333
16.6 算法的比较 334
16.7 结束语 335
16.
译者序
原书前言
缩略词
重点词汇索引
第一篇 基于自适应性和鲁棒性的主动振动控制介绍
第1章 基于自适应性和鲁棒性主动振动控制的基本概念 3
1.1 主动振动控制：原因及方式 3
1.2 反馈框架的概念 8
1.3 主动阻尼 10
1.4 鲁棒调节范式 10
1.5 自适应调节范式 11
1.6 结束语 13
1.7 注释和参考资料 13
参考文献 14
第2章 试验平台 18
2.1 使用反馈补偿的主动液压悬架系统 18
2.2 通过惯性作动器进行反馈补偿的主动振动控制系统 20
2.3 具有前馈-反馈补偿的分布式柔性机械结构的主动控制 23
2.4 结束语 26
2.5 注释和参考资料 26
参考文献 27
第二篇 主动振动控制技术
第3章 主动振动控制系统——模型表示 31
3.1 系统描述 31
3.1.1 连续时间与离散时间的动力学模型 31
3.1.2 数字控制系统 32
3.1.3 用于控制的离散时间系统模型 33
3.2 结束语 36
3.3 参考资料 36
参考文献 36
第4章 参数自适应算法 37
4.1 引言 37
4.2 可调模型的结构 38
4.2.1 例（a）:用于系统辨识的递归构型——方程误差 38
4.2.2 例（b）:自适应前馈补偿——输出误差 39
4.3 基本参数自适应算法 41
4.3.1 基本梯度算法 42
4.3.2 改进梯度算法 44
4.3.3 递归*小二乘算法 48
4.3.4 自适应增益的选择 53
4.3.5 案例 57
4.4 参数自适应算法的稳定性 59
4.4.1 自适应预测量的等效反馈表示 59
4.4.2 PAA的一般结构和稳定性 61
4.4.3 输出误差算法——稳定性分析 65
4.5 参数收敛 66
4.5.1 问题 66
4.6 参数自适应算法的LMS群 70
4.7 结束语 71
4.8 注释和参考资料 72
参考文献 72
第5章 主动振动控制系统的辨识——基础 74
5.1 引言 74
5.2 输入/输出数据采集和预处理 75
5.2.1 根据试验方案进行输入/输出数据采集 75
5.2.2 伪随机二进制序列 76
5.2.3 数据预处理 78
5.3 根据数据估计模型阶次 78
5.4 参数估计算法 80
5.4.1 扩展递归*小二乘法（RELS） 82
5.4.2 扩展预测模型的输出误差（XOLOE） 84
5.5 已辨识模型的验证 85
5.5.1 白噪声检验 86
5.6 结束语 87
5.7 注释和参考资料 88
参考文献 88
第6章 开环运行中试验平台的辨识 89
6.1 开环运行中主动液压悬架的辨识 89
6.1.1 次级通路辨识 90
6.1.2 主通路辨识 94
6.2 基于惯性作动器的反馈补偿AVC系统的辨识 95
6.2.1 次级通路辨识 95
6.2.2 主通路辨识 101
6.3 基于前馈-反馈补偿的主动分布式柔性机械结构的辨识 101
6.4 结束语 106
6.5 注释和参考资料 106
参考文献 106
第7章 主动振动控制的数字控制策略——基础 108
7.1 数字控制器 108
7.2 极点配置 110
7.2.1 HR与HS的选择——案例 111
7.2.2 内模原理（IMP） 113
7.2.3 Youla-Ku*era参数化 113
7.2.4 鲁棒性裕度 115
7.2.5 模型不确定性与鲁棒稳定性 118
7.2.6 灵敏度函数模板 119
7.2.7 灵敏度函数的性质 120
7.2.8 输入灵敏度函数 122
7.2.9 构造主动振动控制的灵敏度函数 123
7.3 实时控制案例：使用惯性作动器的主动振动控制系统的窄带扰动衰减 127
7.4 通过凸优化构造灵敏度函数的极点配置 130
7.5 结束语 133
7.6 注释和参考资料 133
参考文献 133
第8章 闭环运行中的辨识 136
8.1 引言 136
8.2 闭环输出误差辨识方法 137
8.2.1 闭环输出误差算法（CLOE） 140
8.2.2 滤波闭环输出误差算法（F-CLOE）和自适应滤波闭环输出误差算法（AF-CLOE） 141
8.2.3 扩展闭环输出误差算法（X-CLOE） 142
8.2.4 考虑模型中已知的固定部分 143
8.2.5 估计模型的性质 144
8.2.6 闭环运行中辨识模型的验证 144
8.3 实时控制案例：使用惯性作动器的主动控制系统在闭环中的辨识和控制器再设计 146
8.4 结束语 150
8.5 注释和参考资料 151
参考文献 151
第9章 降低控制器复杂度 152
9.1 引言 152
9.2 直接降阶控制器的准则 154
9.3 通过闭环辨识降阶控制器的估计 156
9.3.1 闭环输入匹配 156
9.3.2 闭环输出匹配 158
9.3.3 考虑名义控制器的固定部分 159
9.4 实时控制案例：降低控制器复杂度 160
9.5 结束语 163
9.6 注释和参考资料 163
参考文献 164
第三篇 主动阻尼控制技术
第10章 主动阻尼 167
10.1 引言 167
10.2 性能指标 169
10.3 使用凸优化构造灵敏度函数的控制器设计 171
10.4 基于开环辨识模型设计的控制器闭环辨识主动液压悬架 174
10.5 基于闭环辨识模型的控制器再设计 176
10.6 降低控制器的复杂度 178
10.6.1 使用仿真数据的闭环输出匹配算法（CLOM） 179
10.6.2 名义控制器和降阶控制器的实时性能对比 180
10.7 基于带阻滤波器构造灵敏度函数的控制器设计 181
10.8 结束语 186
10.9 注释和参考资料 187
参考文献 188
第四篇 窄带扰动的反馈衰减
第11章 窄带扰动反馈衰减的鲁棒控制器设计 193
11.1 引言 193
11.2 系统描述 194
11.3 鲁棒控制器设计 195
11.4 试验结果 198
11.4.1 两种时变音调扰动 199
11.4.2 振动扰动的衰减 200
11.5 结束语 202
11.6 注释和参考资料 202
参考文献 202
第12章 窄带扰动的直接自适应反馈衰减 204
12.1 引言 204
12.2 未知且时变的窄带扰动的直接自适应反馈衰减 205
12.2.1 引言 205
12.2.2 采用Youl～Kueera参数化的直接自适应调节 208
12.2.3 鲁棒性的考虑 210
12.3 窄带扰动衰减的性能评估指标 211
12.4 试验结果：自适应与鲁棒性的比较 213
12.4.1 Youla-Kucera参数化的中央控制器 213
12.4.2 两个单模态的振动控制 214
12.4.3 振动扰动 216
12.5 主动液压悬架上未知窄带扰动的自适应衰减 219
12.6 使用惯性作动器的主动振动控制系统上未知窄带扰动的自适应衰减 221
12.6.1 中央控制器的设计 222
12.6.2 实时结果 224
12.7 其他试验结果 226
12.8 结束语 226
12.9 注释和参考资料 226
参考文献 227
第13章 多稀疏未知时变窄带扰动的自适应衰减 231
13.1 引言 231
13.2 线性控制挑战 231
13.2.1 使用带阻滤波器对多窄带扰动进行衰减 232
13.2.2 使用调谐陷波滤波器的IMP设计 236
13.2.3 使用辅助低阻尼复极点的IMP设计 237
13.3 使用Youla-Ku*eraIIR参数化的交错自适应调节 238
13.3.1 AQ的估计 240
13.3.2 BQ（q-1）的估计 242
13.4 使用带阻滤波器的间接自适应调节 246
13.4.1 间接自适应调节的基本方案 246
13.4.2 使用Youla^Kufiera参数化降低设计的计算量 247
13.4.3 使用自适应陷波滤波器的频率估计 249
13.4.4 间接自适应方案的稳定性分析 251
13.5 试验结果：三个可变频率的音调扰动的衰减 251
13.6 试验结果：多个窄带扰动衰减的自适应调节方案的比较评估 256
13.6.1 引言 256
13.6.2 全局评估准则 257
13.7 结束语 262
13.8 注释和参考资料 263
参考文献 263
第五篇 宽带扰动的前馈-反馈衰减
第14章 基于数据的宽带扰动前馈补偿器的设计 269
14.1 引言 269
14.2 基于数据的前馈补偿器设计的间接方法 271
14.3 基于数据的前馈补偿器设计的直接方法 272
14.4 前馈补偿器的直接估计和实时测试 275
14.5 结束语 281
14.6 注释和参考资料 281
参考文献 282
第15章 扰动的自适应前馈补偿 285
15.1 引言 285
15.2 基本方程与符号 287
15.3 算法的开发 289
15.4 算法的分析 292
15.4.1 完美匹配的案例 292
15.4.2 非完美匹配的案例 294
15.4.3 放宽正实条件 295
15.5 宽带扰动的自适应衰减——试验结果 296
15.5.1 采用矩阵自适应增益的宽带扰动抑制 296
15.5.2 采用标量自适应增益的宽带扰动抑制 301
15.6 残余误差滤波的自适应前馈补偿 306
15.7 宽带扰动的自适应前馈+固定反馈补偿 308
15.7.1 算法的开发 310
15.7.2 算法的分析 311
15.8 宽带扰动的自适应前馈+固定反馈衰减——试验结果 312
15.9 结束语 314
15.10 注释和参考资料 314
参考文献 315
第16章 Youla-Ku*era参数化自适应前馈补偿器 320
16.1 引言 320
16.2 基本方程和符号 321
16.3 算法的开发 323
16.4 算法的分析 326
16.4.1 完美匹配的案例 326
16.4.2 非完美匹配的情况 326
16.4.3 放宽正实条件 327
16.4.4 算法总结 327
16.5 试验结果 329
16.5.1 中央控制器和比较目标 329
16.5.2 使用矩阵自适应增益抑制宽带扰动 329
16.5.3 使用标量自适应增益抑制宽带扰动 333
16.6 算法的比较 334
16.7 结束语 335
16.
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