非线性控制理论及应用
本书学术思想新颖,理论联系实际,重点突出。除介绍基本理论外,更注重研究方法及其解决问题思路的探讨,同时给出了许多控制的应用实例。本书反映了本领域的基本理论和最新研究成果与进展,可作为自动化专业的高年级本科生和控制科学与工程等学科研究生的教材,也可作为其他相关领域的学者和工程技术人员的参考书。

作者:贺昱曜、闫茂德、许世燕、李慧平

定价:89元

印次:1-4

ISBN:9787302576808

出版日期:2021.05.01

印刷日期:2025.05.15

图书责编:鲁永芳

图书分类:教材

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非线性系统的控制问题近年来受到越来越广泛的重视,也极大地推动了非线性控制理论及其应用的进展。本书从系统分析和设计角度,系统地介绍了非线性控制系统的基本理论、基本方法和应用技术,是作者多年来一直从事非线性控制系统教学和科研工作的结晶,同时融入了国内外同行近年来所取得的新成果。全书分为三大部分。第一部分(第1章~第4章)介绍用于非线性系统分析的主要方法与工具。即,非线性控制系统概述、相平面分析、李雅普诺夫稳定性及输入输出稳定性理论。第二部分(第5章~第8章)讨论非线性控制器的主要设计方法。如,精确线性化方法、滑模变结构控制、自适应控制、反步法、非线性 控制以及各种方法的融合设计;第三部分(第9章)给出了非线性控制理论的典型应用实例,以使读者对非线性控制理论的应用有一个深刻的认识。

贺昱曜,西北工业大学航海学院教授、博士生导师。主持完成国家自然科学基金4项,其他国家级及省部级项目20多项。2002年获全国优秀博士论文,2004年获国务院政府特殊津贴。发表论文200多篇。出版教材和译著6部。获省部级奖5项。许世燕,博士,长安大学电子与控制工程学院副教授。

前言 近年来,随着科学技术的迅速发展,新理论、新技术的需求不断增加,极大地促进了非线性控制理论的发展和应用。一般来说,非线性是普遍存在的,线性系统仅仅是实际系统在忽略了非线性因素后的理想模型。实际控制系统无疑都是非线性系统,如航空航天飞行器、机器人、水下航行器等都是典型的非线性系统。非线性系统的特性千差万别,目前没有统一、普遍适用的处理办法。描述非线性系统的非线性微分方程只有在特殊情况下才有解析解,这给非线性控制系统的研究带来了极大的困难,因此人们希望能够在非线性系统理论研究方面取得重要进展。 近30多年来非线性控制理论得到了诸多发展,特别是微分几何、微分代数等方法被引入非线性动态系统分析后,非线性控制的研究有了突破性的进展。以微分几何为工具发展起来的精确线性化方法受到了人们的普遍重视。同时,分析与设计非线性系统的其他方法也得到了快速发展,如滑模变结构控制、自适应控制、神经网络控制等。对实际动态系统,一般不可能完全地精确建模,在其数学模型中都应考虑不确定性,这些不确定性包括参数不确定性、未建模动态和各种干扰等,因此不确定性非线性系统的鲁棒控制是一个很有实用价值且有很强挑战性的课题。鲁棒控制由于其具有很强的适应能力,近年来已成为非线性控制研究的重点。 目前,非线性控制理论与应用已被国内许多工科大学列为相关专业硕士和博士研究生的学位课或必修课,加之我国研究生规模不断扩大,人才培养需求量大增,使得对非线性控制理论及应用的需求越来越迫切。因此,撰写一本适合我国工科院校研究生、高年级本科生和工程技术研究人员的著作是十分必要的。本书根据作者多年来从事“非线性控制理论与应用”研...

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第1章绪论

1.1非线性系统控制概述

1.1.1非线性控制理论的发展

1.1.2非线性控制的意义

1.2非线性控制系统的数学描述

1.2.1非线性控制系统的微分方程描述

1.2.2非线性常微分方程的解的存在性及唯一性

1.3非线性系统特性

1.3.1非线性系统和线性系统的本质区别

1.3.2非线性系统的主要特性

1.4非线性控制系统的分析与设计方法

1.4.1非线性控制系统的分析方法

1.4.2非线性控制系统的设计方法

1.5本书简介

参考文献

第2章相平面分析

2.1相平面的基本概念

2.1.1相轨迹和相平面图

2.1.2奇点与极限环

2.2相轨迹的绘制方法

2.2.1解析法

2.2.2图解法

2.3线性系统的相轨迹

2.4由相平面图求时间解

2.5非线性系统的相平面分析

2.5.1非线性系统的局部特性

2.5.2分段线性化

2.5.3极限环存在性的判断定理

本章小结

习题

参考文献

非线性控制理论及应用

目录

第3章李雅普诺夫稳定性理论

3.1非线性系统与平衡点

3.1.1非线性系统

3.1.2自治系统和非自治系统

3.1.3平衡点

3.1.4标称运动

3.2稳定性的概念

3.2.1外部稳定性

3.2.2内部稳定性

3.2.3外部稳定性和内部稳定性的关系

3.2.4李雅普诺夫意义下运动稳定性的一些基本概念

...

本书系统、全面地介绍的非线性控制理论与应用的基本理论与基础知识。包括:李雅普诺夫稳定性理论、输入输出稳定性理论,这些理论是研究非线性系统和控制的根本的理论。其次,介绍了目前研究的热点和发展方向的精确反馈线性化、滑模变结构控制、鲁棒控制、自适应控制等理论,使得无论是硕士、博士研究生研究或工程技术人员进行理论研究或工程应用,都是不可缺少的方法。特别是这些理论的新的方法的提出,或这些方法的相互结合或融合,都给出了其研究的思想和方法。第三,结合目前智能机器人的研究的热点,给出了该理论在机器人控制中的应用;结合电机控制,给出了自适应反演变结构控制在交流电机控制中的应用;最后给出非线性控制水下航行器中的控制应用。