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内容大纲
本书主要介绍非线性控制理论的基本工具和方法。在列举非线性动态系统实例及典型现象的基础上,本书系统介绍了非线性系统稳定性理论、无源性及无源定理、输入到状态稳定性及非线性小增益定理等基本工具以及相应的控制方法。最后,本书探讨了如何利用被控对象结构设计控制器,并介绍了构造控制器的几个典型工具。
本书既包括了经典理论,又涵盖了非线性控制的部分最新理论进展和应用,力争结合实例,用工程语言统一介绍分析工具和控制方法。本书可作为自动化相关专业高年级本科生、相关方向研究生的教材或参考书,也可供对非线性控制感兴趣的科研人员和工程技术人员参考。 -
作者介绍
刘腾飞,获得了B.E.以及华南大学的硕士学位技术和博士学位,澳大利亚国立大学RSISE学位。他是纽约理工学院的博士后研究员,是中国东北大学的教员。他的研究兴趣包括互连的数学控制理论,非线性系统。 -
目录
第1章 非线性控制概述
1.1 非线性动态系统的例子
1.1.1 单摆
1.1.2 水槽
1.1.3 振荡器
1.1.4 他励直流电动机
1.1.5 生物种群演化
1.1.6 病毒传播
1.1.7 差速驱动小车
1.1.8 固定翼飞行器
1.2 非线性动态系统的典型现象
1.2.1 多个孤立平衡点
1.2.2 极限环
1.2.3 有限时间收敛
1.2.4 有限逃逸时间
1.2.5 ▲全局渐近稳定不能保证全局鲁棒稳定
1.3 非线性控制的实例
1.3.1 室温开关控制
1.3.2 差速驱动小车的路径跟踪控制
1.3.3 机械臂姿势控制
1.3.4 无人飞行器协作搜索
1.3.5 杂乱环境中的机器人安全控制
1.4 习题
第2章 稳定与镇定:基于李雅普诺夫的分析与设计
2.1 李雅普诺夫稳定性
2.2 李雅普诺夫函数和李雅普诺夫直接法
2.3 局部线性化、局部稳定性与局部镇定
2.4 ▲控制李雅普诺夫函数
2.5 收敛性分析与不变集
2.6 非自治系统的稳定判据
2.7 注记
2.8 习题
第3章 基于能量的控制:无源性与无源定理
3.1 无源性
3.1.1 无源性的定义
3.1.2 无源性与稳定性
3.1.3 无源性的等价条件和反馈无源化
3.2 无源定理与关联无源系统的控制
3.2.1 无源定理
3.2.2 关联无源系统的稳定性与控制
3.3 注记
3.4 习题
第4章 扰动和关联影响下的控制:输入到状态稳定性与非线性小增益定理
4.1 输入到状态稳定性
4.1.1 输入到状态稳定性的定义
4.1.2 输入到状态稳定性的李雅普诺夫函数刻画
4.1.3 输入到状态稳定性与鲁棒稳定性
4.1.4 局部输入到状态稳定性和渐近稳定性
4.2 非线性小增益定理及小增益控制方法
4.2.1 基于轨迹描述的非线性小增益定理
4.2.2 基于李雅普诺夫描述的非线性小增益定理
4.2.3 多回路非线性小增益定理
4.3 注记
4.4 习题
第5章 构造性控制的几个工具
5.1 反馈线性化
5.1.1 基本思想
5.1.2 输入-输出线性化
5.1.3 相对阶、零动态、最小相位
5.1.4 最小相位被控对象的控制
5.1.5 ▲全状态线性化
5.2 滑模控制
5.2.1 基本思想
5.2.2 滑动面的构造与镇定
5.2.3 多变量被控对象的滑模控制
5.2.4 滑模控制器的连续化近似
5.3 反步法
5.3.1 基本思想
5.3.2 基于反步法的控制器设计
5.3.3 基于非线性小增益定理的控制
5.4 前推法
5.4.1 基本思想
5.4.2 基于前推法的控制器设计
5.5 注记
5.6 习题
附录A
A.1 连续函数和比较函数
A.1.1 函数的连续性和可导性
A.1.2 比较函数
A.2 非线性系统的近似线性化
A.2.1 非线性函数的一次近似
A.2.2 非线性动态系统在平衡点处的线性近似
A.3 常微分方程定义的运动轨迹及其存在性和唯一性
A.4 比较原理
参考文献
索引
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