普通高等学校电类规划教材--电气自动化

非线性系统控制理论与技术

作非线性控制的科学研究的必备书
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虞继敏 (作者)

关于本书的内容有任何问题,请联系 张斌

(1)内容紧凑实用
涉及非线性系统相关内容较丰富,结合控制类学生的基础情况,围绕基本理论和实用技术这条主线,我们在内容作了适当取舍。理论部分详细分析Lyapunov稳定性理论及无源性理论原理,应用部分详细介绍非线性系统线性化控制、反馈线性化控制、反步控制、滑模控制等四种控制技术的原理和应用。通过课程学习后,可以把相关控制理论和技术应用到控制类的科学研究,到达学以致用的目的。
(2)内容直观通俗
非线性系统问题涉及一些深奥抽象的数学知识,注重数学概念、工具的选择,强调数学知识本意而非复杂的推导过程。课程学习只需具备线性系统知识基础上,结合微分方程、线性代数就能阅读本书,对于复杂的微分方程轨线图基本给出了仿真图和程序,把抽象的难以想象的轨线走向直观通俗化。
(3)可移植参考性强
书中所选取应用问题具有一定的代表性,如书中对非线性“三角”系统控制问题的反步控制技术,是近年来研究的热点问题,通过对系统的控自律的详细讨论,对这类问题在方法上具有一定的代表性,类似问题可以作为参考移植。
(4)内容的前沿性
本书作为研究生教材,为了体现对问题的研究性,选取了近年来控制比较热点的问题,如无源性理论的应用,反步控制方法及滑膜控制等,一方面读者接收的较前沿的问题及研究方法,为读者作非线性控制的科学研究起到抛砖引玉的作用。
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内容摘要

本书主要包含两部分,及非线性系统理论分析和非线性系统控制技术及应用,非线性系统理论部分包含二维相平面轨线图分析、Lyapunov稳定理论及无源性稳定理论、非线性系统线性化控制、非线性系统反馈线性化控制、非线性系统反步控制及非线性系统滑模控制等。这些控制技术简单实用,通过仿真使得教学内容直观,更难得的是仿真附有程序,便于学习掌握。

目录

第 一章 绪论 1
1.1 非线性现象和模型 1
1.2 非线性系统特征 11
第 一部分 非线性系统理论分析 21
第 二章 二维相平面轨线图分析 24
2.1 相平面分析的概念 24
2.2 二维系统轨线相图构造方法 29
2. 3 线性系统的轨线相平面分析 34
2.4 非线性系统的相平面分析 41
2.5 极限环的存在 47
2.6轨线图在加热用电炉控制应用 48
习题 53
第三章 非线性控制系统Lyapunov稳定性理论 55
3.1 非线性系统与平衡点 56
3.2 稳定的数学描述 60
3.3 线性化与局部稳定性 63
3.4 Lyapunov直接方法 64
3.5 时变系统稳定性理论 76
3.6 时变系统的Lyapunov稳定性分析 81
3.7 有界性和毕竟有界性 100
3.8输入-状态稳定性 105
3.9 输入-输出稳定性 108
3.10 Barbalat引理与类Lyapunov分析 118
3.11 平衡点不稳定定理 123
习题 126
第四章 无源控制理论 128
4.1无源性形式 128
4.2 系统的无源性和耗散性 131
4.3 耗散性、无源性与稳定性 135
4.4耗散性与 增益 139
4.5复联系统的无源性 143
4.6 系统无源性的判断 145
4.7 基于欧拉-拉格朗日方程的系统无源性设计 149
习题 166
第 二部分 非线性系统系统控制技术及应用 168
第五章 非线性系统线性化控制 170
5.1 非线性系统控制基本概念 170
5.2通过线性化实现稳定 174
5.3积分控制 177
5.4 线性积分控制--跟踪问题 186
5.5期望性态的规定:增益分配控制 189
习题 195
第六章 反馈线性化 198
6.1反馈线性化及其标准形 198
6. 2 输入-状态线性化 205
6.3数学工具 209
6.4 单输入系统的输入-状态线性化 215
6.5 输入-输出线性化 226
6.6单输入-单输出系统的输入-输出线性化 233
6.7非线性系统的零动态设计方法 242
6.8 多输入-多输出系统的输入-输出线性化及应用例子 252
6.9 相对阶与无源性 256
6.10反馈线性化在光伏系统分析中应用 259
习题 265
第7章 非线性系统反步控制 269
7.1部分反馈线性化系统稳定性 269
7.2 部分反馈线性化系统局部渐近镇定 272
7. 3部分反馈线性化系统全局渐近镇定 273
7.4 反步设计法原理 274
7.5 高阶系统反步设计 282
7.6反步法在鲁棒性问题的应用 292
7.7 反步控制设计应用 293
习题 308
第八章 非线性系统滑模控制 310
8.1问题引入 311
8.2 滑动曲面 313
8. 3 滑模面设计 314
8.4抖动现象 316
8.5滑模控制在风力发电中的应用 319
习题 328
参考文献 330

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作者介绍

重庆邮电大学自动化学院教授,博士。主持或参加科研项目及人才计划项目情况: 1、广西百名中青年学科带头人资助项目,时滞非线性系统的控制问题。 2、重庆市自然科学基金项目,中立型时滞分数阶动力学系统控制研究,3、广西教育厅科研资助项目,基于神经网络时滞系统控制研究。 4、重庆市自然科学基金项目,非线性系统基于粒子群支持向量回归的辨识建模与预测控制。 获得2016年重庆市自然科学二等奖,2004年入选广西百名中青年学科带头人

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