非线性控制理论及应用(新工科基础课程教材) 贺昱曜、闫茂德、许世燕、李慧平 著 大中专 文轩网

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专享性 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 3.3李雅普诺夫间接法 3.3.1自治非线性系统的间接法 3.3.2非自治非线性系统的间接法 3.4李雅普诺夫直接法 3.4.1正定函数和李雅普诺夫函数 3.4.2李雅普诺夫稳定性定理 3.5拉萨尔不变集定理 3.5.1局部不变集定理 3.5.2全局不变集定理 3.6巴巴拉特引理及稳定性分析 3.6.1巴巴拉特引理 3.6.2基于巴巴拉特引理的稳定性分析 3.7不稳定性定理 3.8线性系统的李雅普诺夫稳定性 3.8.1预备知识 3.8.2线性时不变系统的李雅普诺夫分析 3.8.3线性时变系统的李雅普诺夫分析 3.9基于李雅普诺夫直接法的非线性系统分析与设计 3.9.1李雅普诺夫函数的存在性 3.9.2非线性系统的李雅普诺夫函数构造和分析 3.9.3基于李雅普诺夫直接法的控制器设计 3.9.4稳定系统的过渡过程及品质的估计 本章小结 习题 参考文献 第4章输入/输出稳定性 4.1范数、空间及其扩展 4.1.1范数及其等价性 4.1.2赋范空间与内积空间 4.1.3Lq空间及其扩展 4.2输入/输出稳定性的概念 4.3小增益定理 4.3.1问题描述 4.3.2小增益定理 4.3.3小增益定理的增量形式 4.3.4Lq稳定性及其与李雅普诺夫稳定性的联系 4.4无源性及无源性定理 4.4.1无源性概念及其基本特性 4.4.2无源性定理 4.5绝对稳定性 4.5.1绝对稳定性问题 4.5.2波波夫判据 4.5.3圆判据 本章小结 习题 参考文献 第5章准确线性化方法 5.1准确线性化的基本概念 5.1.1准确线性化与标准形 5.1.2输入状态线性化 5.1.3输入/输出线性化 5.2微分几何数学基础 5.2.1微分同胚与状态变换 5.2.2光滑映射和光滑流形 5.2.3李导数和李括号 5.2.4分布与对合 5.2.5弗罗贝尼斯定理 5.3SISO非线性系统的输入状态准确线性化 5.3.1输入状态准确线性化定理 5.3.2输入状态准确线性化的充要条件 5.3.3输入状态准确线性化的步骤 5.3.4基于输入状态线性化的控制器设计 5.4SISO系统的输入/输出线性化 5.4.1线性输入/输出关系的生成 5.4.2SISO非线性系统的标准型 5.4.3零动态子系统 5.4.4渐近稳定性分析 5.4.5SISO系统的跟踪控制 5.4.6准确跟踪与逆动态系统 5.5MIMO系统的准确线性化 5.5.1MIMO系统的输入/输出准确线性化 5.5.2MIMO系统的输入状态准确线性化 5.6MIMO系统线性化的动态扩展算法 5.6.1动态增广法 5.6.2输出反演法 本章小结 习题 参考文献 第6章滑动模态变结构控制 6.1二阶系统的滑动模态变结构控制 6.2滑动模态变结构控制的理论基础 6.2.1滑动模态变结构控制的基本原理 6.2.2滑动模态的存在和到达条件 6.2.3等效控制及滑动模态的运动方程 6.2.4滑动模态变结构控制的趋近律 6.2.5滑动模态变结构控制系统的综合 6.3线性系统的滑动模态变结构控制 6.4伴随型非线性系统的滑动模态变结构控制 6.4.1SISO非线性系统的滑动模态变结构控制 6.4.2MIMO伴随型非线性系统的滑动模态变结构控制 6.5仿射非线性系统的滑动模态变结构控制器设计 6.6基于准确线性化的滑动模态变结构控制器设计 6.7不确定非线性系统的动态滑动模态变结构控制 6.8不确定非线性系统的快速终端滑动模态变结构控制 6.9非匹配不确定非线性系统的反演变结构控制 6.9.1匹配条件及不变性 6.9.2非匹配不确定非线性系统的反演变结构控制器设计 6.10滑动模态变结构控制系统的抖振及其削弱问题 6.10.1滑动模态变结构控制系统的抖振 6.10.2滑动模态变结构控制系统抖振的削弱 本章小结 习题 参考文献 第7章自适应控制 7.1自适应控制的基本概念 7.1.1什么是自适应控制 7.1.2两类重要的自适应控制系统 7.1.3自适应控制的应用概况 7.1.4如何设计自适应控制器 7.2一阶系统的自适应控制 7.2.1控制律的选择 7.2.2自适应律的选择 7.2.3跟踪收敛性分析 7.2.4参数收敛性分析 7.2.5一阶非线性系统的自适应控制 7.3线性系统的状态反馈自适应控制 7.3.1控制律的选择 7.3.2自适应律的选择 7.4线性系统的输出反馈自适应控制 7.4.1控制律的选择 7.4.2自适应律的选择 7.5伴随型非线性系统的状态反馈自适应控制 7.5.1控制律的选择 7.5.2自适应律的选择 7.6严参数反馈型非线性系统的状态反馈自适应反演控制 7.6.1自适应反演控制器设计——调节问题 7.6.2自适应反演控制器设计——跟踪问题 7.7输出反馈型非线性系统自适应反演控制 7.7.1状态滤波器的设计 7.7.2输出反馈自适应控制器设计 7.8自适应控制系统的鲁棒性 7.8.1鲁棒性问题 7.8.2改善自适应控制鲁棒性的方法 7.9不确定非线性系统的自适应滑动模态变结构控制 7.9.1匹配不确定非线性系统的自适应滑动模态变结构控制器设计 7.9.2非匹配不确定非线性系统的自适应滑动模态变结构控制器设计 本章小结 习题 参考文献 第8章非线性系统的H∞控制 8.1耗散系统 8.1.1耗散系统的概念 8.1.2耗散系统的稳定性 8.1.3非线性系统的L2增益 8.1.4耗散性与很优控制 8.2状态反馈H∞控制 8.2.1非线性系统的状态反馈H∞控制 8.2.2不确定性非线性系统的状态反馈H∞控制 8.3输出反馈H∞控制 本章小结 习题 参考文献 第9章非线性控制理论的应用 9.1机械手系统的控制 9.1.1机械手系统模型 9.1.2机械手系统的位置控制 9.1.3机械手系统的自适应轨迹跟踪控制 9.1.4非线性H∞状态反馈轨迹跟踪控制 9.1.5小结 9.2非完整移动机器人系统的控制 9.2.1移动机器人模型 9.2.2基于运动学模型的滑动模态变结构轨迹跟踪控制 9.2.3基于动力学模型的快速终端滑动模态变结构轨迹 跟踪控制 9.2.4小结 9.3交流电动机系统的非线性控制 9.3.1交流异步电动机准确线性化控制 9.3.2交流异步电动机反演控制 9.3.3交流永磁同步电动机输入/输出准确反馈线性化控制 9.3.4交流永磁同步电动机自适应反演控制 9.3.5小结 9.4自主水下航行器的输出轨迹跟踪反演控制 9.4.1水下航行器模型 9.4.2跟踪参考轨迹 9.4.3非线性反演控制器设计 9.4.4算法仿真研究 9.4.5小结 9.5非线性控制研究的方向与展望 参考文献 解题指南和部分习题答案