非線性協(xié)調(diào)控制理論研究及應(yīng)用

前言

復(fù)雜大系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化、智能自動(dòng)化，國(guó)民經(jīng)濟(jì)管理大系統(tǒng)宏觀調(diào)控的需求，以及建設(shè)和諧社會(huì)、和諧世界等重大問(wèn)題的提出，都涉及“協(xié)調(diào)控制”問(wèn)題?！皡f(xié)調(diào)”是工程技術(shù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生物生態(tài)等領(lǐng)域持續(xù)發(fā)展的普遍需求與共性問(wèn)題。各變量之間的關(guān)系有時(shí)是線性的，但在實(shí)際系統(tǒng)中往往是非線性的。世界的本質(zhì)是非線性的，非線性無(wú)處不在，非線性是一切復(fù)雜性之源。這就相應(yīng)地要求“協(xié)調(diào)控制理論”向“非線性協(xié)調(diào)控制理論”方向發(fā)展，非線性協(xié)調(diào)控制理論研究具有重要的理論意義和實(shí)際意義。本書(shū)基于涂序彥教授的多變量協(xié)調(diào)控制理論、大系統(tǒng)控制論等學(xué)術(shù)思想和研究工作，以北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目“非線性系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制模型及應(yīng)用研究”（4092013）、北京市教育委員會(huì)科技面上項(xiàng)目“基于無(wú)速度傳感器的印刷機(jī)電機(jī)非線性調(diào)速技術(shù)研究”（KM200810015003）、北京印刷學(xué)院人才引進(jìn)項(xiàng)目“基于現(xiàn)場(chǎng)總線的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)研究及應(yīng)用”、北京印刷學(xué)院院選重點(diǎn)項(xiàng)目“交流伺服系統(tǒng)非線性協(xié)調(diào)控制關(guān)鍵技術(shù)研究”為任務(wù)背景，就非線性協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)狀態(tài)方程求解、協(xié)調(diào)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析等方面展開(kāi)了初步研究。本書(shū)主要內(nèi)容包括：非線性多變量協(xié)調(diào)控制理論基礎(chǔ)、非線性協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)狀態(tài)方程的近似迭代解法、非線性協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)狀態(tài)方程的近似級(jí)數(shù)解法、六維電子束非線性多變量協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析方法、非線性協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的廣義知識(shí)模型、協(xié)調(diào)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析以及產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)過(guò)程的協(xié)調(diào)控制理論和方法。本書(shū)是在涂序彥教授的指導(dǎo)和幫助下完成的，韓力群教授對(duì)本書(shū)的寫作也提出了寶貴意見(jiàn)，在此表示感謝。此外，還要感謝北京市自然科學(xué)基金委員會(huì)、北京市教育委員會(huì)對(duì)本書(shū)中涉及的研究?jī)?nèi)容給予的資助。同時(shí)，感謝“北京市屬高等學(xué)校人才強(qiáng)教計(jì)劃資助項(xiàng)目”資助出版本書(shū)。由于作者水平有限，本書(shū)中難免會(huì)有不妥之處，衷心希望讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書(shū)系統(tǒng)地論述了非線性協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的初步理論、方法和技術(shù)。主要內(nèi)容包括：非線性多變量協(xié)調(diào)控制理論基礎(chǔ)、非線性協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)狀態(tài)方程的近似迭代解法、非線性協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)狀態(tài)方程的近似級(jí)數(shù)解法、六維電子束非線性多變量協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析方法、非線性協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的廣義知識(shí)模型、協(xié)調(diào)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析以及產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)過(guò)程的協(xié)調(diào)控制理論和方法。    本書(shū)適合從事控制科學(xué)、智能科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等領(lǐng)域研究的學(xué)者、研究生和工程技術(shù)人員閱讀。

書(shū)籍目錄

《智能科學(xué)技術(shù)著作叢書(shū)》序前言第1章  緒論  1.1  寫作背景  1.2  內(nèi)容概要  1.3  致謝  參考文獻(xiàn)第2章  非線性控制理論概述  2.1  引言  2.2  非線性控制古典理論  2.3  非線性控制現(xiàn)代理論    2.3.1  微分幾何控制理論    2.3.2  代數(shù)控制理論    2.3.3  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制理論  2.4  協(xié)調(diào)控制理論  2.5  小結(jié)  參考文獻(xiàn)第3章  協(xié)調(diào)控制理論的產(chǎn)生、研究和應(yīng)用  3.1  協(xié)調(diào)控制理論的產(chǎn)生    3.1.1  協(xié)調(diào)控制理論的提出    3.1.2  協(xié)調(diào)控制理論的形成  3.2  協(xié)調(diào)控制理論的發(fā)展    3.2.1  協(xié)調(diào)控制理論的研究現(xiàn)狀    3.2.2  協(xié)調(diào)控制理論的應(yīng)用  3.3  小結(jié)  參考文獻(xiàn)第4章  非線性多變量協(xié)調(diào)控制理論基礎(chǔ)  4.1  引言  4.2  協(xié)調(diào)控制原理    4.2.1  多變量協(xié)調(diào)控制原理    4.2.2  協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  4.3  系統(tǒng)的可控性、可觀性、可協(xié)調(diào)性    4.3.1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可控性、可觀性概念    4.3.2  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可控性、可觀性判據(jù)    4.3.3  可協(xié)調(diào)性的概念    4.3.4  可協(xié)調(diào)性的判據(jù)  4.4  協(xié)調(diào)穩(wěn)定性與穩(wěn)定化    4.4.1  “內(nèi)穩(wěn)定性”與“外穩(wěn)定性”    4.4.2  “穩(wěn)定化”的概念與方法    4.4.3  “大一小”系統(tǒng)穩(wěn)定性關(guān)系    4.4.4  組合穩(wěn)定化概念與方法  4.5  非線性協(xié)調(diào)控制原理    4.5.1  引言    4.5.2  非線性協(xié)調(diào)控制原理  4.6  非線性協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)方程  4.7  小結(jié)  參考文獻(xiàn)第5章  非線性協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)狀態(tài)方程的近似迭代解法  5.1  引言  5.2  非線性系統(tǒng)自由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)方程的任意階近似迭代解    5.2.1  非線性系統(tǒng)的線性化    5.2.2  廣義朗之萬(wàn)梯度方程-    5.2.3  非線性系統(tǒng)自由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)方程的任意階近似解    5.2.4  方均包絡(luò)矩陣轉(zhuǎn)移方程    5.2.5  小結(jié)  5.3  非線性系統(tǒng)狀態(tài)方程的任意階近似迭代解    5.3.1  非線性系統(tǒng)受控運(yùn)動(dòng)狀態(tài)方程的任意階近似解    5.3.2  非線性系統(tǒng)狀態(tài)方程的任意階近似解    5.3.3  仿射非線性系統(tǒng)狀態(tài)方程的任意階近似解    5.3.4  小結(jié)  5.4  非線性協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)狀態(tài)方程的任意階近似迭代解    5.4.1  非線性協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)積分狀態(tài)方程的任意階近似迭代解    5.4.2  非線性協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)狀態(tài)方程的任意階近似迭代解的收斂性  5.5  小結(jié)  參考文獻(xiàn)第6章  非線性協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)狀態(tài)方程的近似級(jí)數(shù)解法  6.1  仿射非線性系統(tǒng)狀態(tài)方程的近似級(jí)數(shù)解    6.1.1  引言    6.1.2  仿射非線性系統(tǒng)狀態(tài)方程    6.1.3  齊次狀態(tài)方程的嚴(yán)格解析解    6.1.4  非線性狀態(tài)方程的直接試探解法    6.1.5  非線性積分方程及其任意階近似解    6.1.6  小結(jié)  6.2  廣義仿射非線性系統(tǒng)狀態(tài)方程的近似級(jí)數(shù)解    6.2.1  引言    6.2.2  非線性狀態(tài)方程及嚴(yán)格線性解    6.2.3  非線性狀態(tài)方程的直接試探解法    6.2.4  控制系統(tǒng)非線性積分狀態(tài)方程及任意階近似解    6.2.5  小結(jié)  6.3  完全補(bǔ)償非線性協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)狀態(tài)方程的近似級(jí)數(shù)解    6.3.1  引言    6.3.2  完全補(bǔ)償多變量非線性協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)狀態(tài)方程    6.3.3  齊次方程的嚴(yán)格解析解    6.3.4  非線性積分狀態(tài)方程及其任意階近似解    6.3.5  非線性狀態(tài)方程的任意階近似級(jí)數(shù)解    6.3.6  討論  6.4  廣義仿射非線性系統(tǒng)狀態(tài)空間轉(zhuǎn)移變換    6.4.1  狀態(tài)空間轉(zhuǎn)移的基本概念    6.4.2  自由狀態(tài)相空間非線性轉(zhuǎn)移    6.4.3  廣義仿射非線性控制系統(tǒng)狀態(tài)空間的轉(zhuǎn)移  6.5  小結(jié)  參考文獻(xiàn)第7章  六維電子束非線性多變量協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析方法  7.1  引言  7.2  六維電子束動(dòng)態(tài)方程    7.2.1  空間直角坐標(biāo)系相關(guān)的六維動(dòng)態(tài)方程    7.2.2  空間柱坐標(biāo)系相關(guān)的六維動(dòng)態(tài)方程    7.2.3  平面曲線坐標(biāo)相關(guān)的六維動(dòng)態(tài)方程  7.3  六維電子束非線性系統(tǒng)動(dòng)態(tài)方程  7.4  六維電子束非線性系統(tǒng)動(dòng)態(tài)方程的任意階近似解  7.5  小結(jié)  參考文獻(xiàn)第8章  印刷機(jī)械協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)  8.1  引言  8.2  印刷機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)    8.2.1  膠印機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)    8.2.2  凹版印刷機(jī)彩色套準(zhǔn)控制系統(tǒng)  8.3  無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)及應(yīng)用    8.3.1  引言    8.3.2  無(wú)軸傳動(dòng)及其特點(diǎn)    8.3.3  印刷機(jī)無(wú)軸傳動(dòng)原理    8.3.4  無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)在膠印機(jī)中的應(yīng)用  8.4  小結(jié)  參考文獻(xiàn)第9章  非線性協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的廣義知識(shí)模型  9.1  廣義關(guān)系模型    9.1.1  定性關(guān)系模型    9.1.2  定量關(guān)系模型  9.2  多層高維可拓集合    9.2.1  n維可拓集合的定義    9.2.2  多層高維可拓集合的基本概念    9.2.3  多層高維可拓集合的性質(zhì)及運(yùn)算    9.2.4  多層高維可拓集合之交、并的可拓域與穩(wěn)定域  9.3  多層高維物元可拓集合    9.3.1  n維物元可拓集合的定義    9.3.2  多層高維物元可拓集的基本概念    9.3.3  多層高維物元可拓集的性質(zhì)及運(yùn)算    9.3.4  多層高維物元可拓集之交、并的可拓域與穩(wěn)定域  9.4  多層高維事元可拓集合    9.4.1  多層多維事元可拓集的基本概念    9.4.2  多層多維事元可拓集的性質(zhì)及運(yùn)算    9.4.3  維事元可拓集合之交的可拓域與穩(wěn)定域及其性質(zhì)    9.4.4  結(jié)論  9.5  小結(jié)  參考文獻(xiàn)第10章  協(xié)調(diào)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析  10.1  引言  10.2  協(xié)調(diào)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)一般狀態(tài)方程    10.2.1  協(xié)調(diào)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)模式框圖    10.2.2  協(xié)調(diào)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)狀態(tài)方程  10.3  協(xié)調(diào)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)線性狀態(tài)方程及其解    10.3.1  齊次方程及其解    10.3.2 線性方程的解  10.4  協(xié)調(diào)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)非線性狀態(tài)方程及其任意階近似解    10.4.1  積分方程    10.4.2  非線性積分方程的解  10.5  協(xié)調(diào)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)狀態(tài)隨宏觀調(diào)控的變化規(guī)律    10.5.1  協(xié)調(diào)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的最佳狀態(tài)    10.5.2  過(guò)度調(diào)控    10.5.3  疏于調(diào)控  10.6  協(xié)調(diào)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)狀態(tài)逆向運(yùn)動(dòng)分析  10.7  協(xié)調(diào)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)狀態(tài)方程解的收斂性  10.8  小結(jié)  參考文獻(xiàn)第11章  產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)過(guò)程的協(xié)調(diào)控制理論和方法  11.1  最經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)方法    11.1.1  最經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的提出    11.1.2  最經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)研究    11.1.3  最經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法  11.2  綠色設(shè)計(jì)    11.2.1  綠色設(shè)計(jì)的概念    11.2.2  綠色設(shè)計(jì)模式    11.2.3  綠色產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的多重廣義算子模型  11.3  “良性循環(huán)”的綠色產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)    11.3.1  “良性循環(huán)”的綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)    11.3.2  綠色產(chǎn)品回收再制造    11.3.3  綠色設(shè)計(jì)可拓層次綜合評(píng)價(jià)方法  11.4  小結(jié)  參考文獻(xiàn)第12章  展望

章節(jié)摘錄

插圖：第2章 非線性控制理論概述2.3 非線性控制現(xiàn)代理論對(duì)非線性系統(tǒng)的研究的一個(gè)重要突破是在20世紀(jì)80年代，以把微分幾何和微分代數(shù)理論等數(shù)學(xué)方法相繼引入到非線性系統(tǒng)控制的研究中為標(biāo)志，人們對(duì)非線性系統(tǒng)的研究進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段，并取得了豐碩的成果。近十幾年來(lái)，人們對(duì)不確定非線性系統(tǒng)的研究工作主要集中在以下幾個(gè)方面。2.3.1 微分幾何控制理論非線性系統(tǒng)在過(guò)去的幾十年的進(jìn)展主要是定性的，與線性系統(tǒng)的本質(zhì)進(jìn)展相差越來(lái)越遠(yuǎn)，主要是因?yàn)闆](méi)有合適的數(shù)學(xué)工具。但隨著數(shù)學(xué)理論的發(fā)展，這種被動(dòng)局面得以扭轉(zhuǎn)。人們?cè)趯?duì)非線性系統(tǒng)正則型進(jìn)行嚴(yán)格理論研究過(guò)程中導(dǎo)致了新的進(jìn)展：微分幾何控制理論和微分代數(shù)控制理論的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)。把微分幾何和微分代數(shù)理論等數(shù)學(xué)方法相繼引入到非線性系統(tǒng)控制的研究中，這使得研究模式擺脫了局部線性化和小范圍運(yùn)動(dòng)的限制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)非線性控制系統(tǒng)的大范圍分析和綜合。

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