非線性協(xié)調(diào)控制理論研究及應(yīng)用

前言

復雜大系統(tǒng)的綜合自動化、智能自動化，國民經(jīng)濟管理大系統(tǒng)宏觀調(diào)控的需求，以及建設(shè)和諧社會、和諧世界等重大問題的提出，都涉及“協(xié)調(diào)控制”問題。“協(xié)調(diào)”是工程技術(shù)、社會經(jīng)濟、生物生態(tài)等領(lǐng)域持續(xù)發(fā)展的普遍需求與共性問題。各變量之間的關(guān)系有時是線性的，但在實際系統(tǒng)中往往是非線性的。世界的本質(zhì)是非線性的，非線性無處不在，非線性是一切復雜性之源。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際意義。本書基于涂序彥教授的多變量協(xié)調(diào)控制理論、大系統(tǒng)控制論等學術(shù)思想和研究工作，以北京市自然科學基金項目“非線性系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制模型及應(yīng)用研究”（4092013）、北京市教育委員會科技面上項目“基于無速度傳感器的印刷機電機非線性調(diào)速技術(shù)研究”（KM200810015003）、北京印刷學院人才引進項目“基于現(xiàn)場總線的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)研究及應(yīng)用”、北京印刷學院院選重點項目“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)市場經(jīng)濟運動規(guī)律分析等方面展開了初步研究。本書主要內(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)的動態(tài)分析方法、非線性協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的廣義知識模型、協(xié)調(diào)市場經(jīng)濟運動規(guī)律分析以及產(chǎn)品概念設(shè)計過程的協(xié)調(diào)控制理論和方法。本書是在涂序彥教授的指導和幫助下完成的，韓力群教授對本書的寫作也提出了寶貴意見，在此表示感謝。此外，還要感謝北京市自然科學基金委員會、北京市教育委員會對本書中涉及的研究內(nèi)容給予的資助。同時，感謝“北京市屬高等學校人才強教計劃資助項目”資助出版本書。由于作者水平有限，本書中難免會有不妥之處，衷心希望讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書系統(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)的動態(tài)分析方法、非線性協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的廣義知識模型、協(xié)調(diào)市場經(jīng)濟運動規(guī)律分析以及產(chǎn)品概念設(shè)計過程的協(xié)調(diào)控制理論和方法。    本書適合從事控制科學、智能科學、系統(tǒng)科學、計算機科學等領(lǐng)域研究的學者、研究生和工程技術(shù)人員閱讀。

書籍目錄

《智能科學技術(shù)著作叢書》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)動態(tài)方程  4.7  小結(jié)  參考文獻第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)自由運動狀態(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  廣義朗之萬梯度方程-    5.2.3  非線性系統(tǒng)自由運動狀態(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)受控運動狀態(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)  參考文獻第6章  非線性協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)狀態(tài)方程的近似級數(shù)解法  6.1  仿射非線性系統(tǒng)狀態(tài)方程的近似級數(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)方程的近似級數(shù)解    6.2.1  引言    6.2.2  非線性狀態(tài)方程及嚴格線性解    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  完全補償非線性協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)狀態(tài)方程的近似級數(shù)解    6.3.1  引言    6.3.2  完全補償多變量非線性協(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)的動態(tài)分析方法  7.1  引言  7.2  六維電子束動態(tài)方程    7.2.1  空間直角坐標系相關(guān)的六維動態(tài)方程    7.2.2  空間柱坐標系相關(guān)的六維動態(tài)方程    7.2.3  平面曲線坐標相關(guān)的六維動態(tài)方程  7.3  六維電子束非線性系統(tǒng)動態(tài)方程  7.4  六維電子束非線性系統(tǒng)動態(tài)方程的任意階近似解  7.5  小結(jié)  參考文獻第8章  印刷機械協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)  8.1  引言  8.2  印刷機自動控制系統(tǒng)    8.2.1  膠印機自動控制系統(tǒng)    8.2.2  凹版印刷機彩色套準控制系統(tǒng)  8.3  無軸傳動技術(shù)及應(yīng)用    8.3.1  引言    8.3.2  無軸傳動及其特點    8.3.3  印刷機無軸傳動原理    8.3.4  無軸傳動技術(shù)在膠印機中的應(yīng)用  8.4  小結(jié)  參考文獻第9章  非線性協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的廣義知識模型  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)  參考文獻第10章  協(xié)調(diào)市場經(jīng)濟運動規(guī)律分析  10.1  引言  10.2  協(xié)調(diào)市場經(jīng)濟一般狀態(tài)方程    10.2.1  協(xié)調(diào)市場經(jīng)濟模式框圖    10.2.2  協(xié)調(diào)市場經(jīng)濟狀態(tài)方程  10.3  協(xié)調(diào)市場經(jīng)濟線性狀態(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)市場經(jīng)濟非線性狀態(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)市場經(jīng)濟狀態(tài)隨宏觀調(diào)控的變化規(guī)律    10.5.1  協(xié)調(diào)市場經(jīng)濟的最佳狀態(tài)    10.5.2  過度調(diào)控    10.5.3  疏于調(diào)控  10.6  協(xié)調(diào)市場經(jīng)濟狀態(tài)逆向運動分析  10.7  協(xié)調(diào)市場經(jīng)濟狀態(tài)方程解的收斂性  10.8  小結(jié)  參考文獻第11章  產(chǎn)品概念設(shè)計過程的協(xié)調(diào)控制理論和方法  11.1  最經(jīng)濟產(chǎn)品概念設(shè)計方法    11.1.1  最經(jīng)濟產(chǎn)品概念設(shè)計的提出    11.1.2  最經(jīng)濟產(chǎn)品概念設(shè)計研究    11.1.3  最經(jīng)濟產(chǎn)品概念設(shè)計的實現(xiàn)方法  11.2  綠色設(shè)計    11.2.1  綠色設(shè)計的概念    11.2.2  綠色設(shè)計模式    11.2.3  綠色產(chǎn)品概念設(shè)計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    11.3.1  “良性循環(huán)”的綠色產(chǎn)品設(shè)計    11.3.2  綠色產(chǎn)品回收再制造    11.3.3  綠色設(shè)計可拓層次綜合評價方法  11.4  小結(jié)  參考文獻第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)代理論對非線性系統(tǒng)的研究的一個重要突破是在20世紀80年代，以把微分幾何和微分代數(shù)理論等數(shù)學方法相繼引入到非線性系統(tǒng)控制的研究中為標志，人們對非線性系統(tǒng)的研究進入一個嶄新的階段，并取得了豐碩的成果。近十幾年來，人們對不確定非線性系統(tǒng)的研究工作主要集中在以下幾個方面。2.3.1 微分幾何控制理論非線性系統(tǒng)在過去的幾十年的進展主要是定性的，與線性系統(tǒng)的本質(zhì)進展相差越來越遠，主要是因為沒有合適的數(shù)學工具。但隨著數(shù)學理論的發(fā)展，這種被動局面得以扭轉(zhuǎn)。人們在對非線性系統(tǒng)正則型進行嚴格理論研究過程中導致了新的進展：微分幾何控制理論和微分代數(shù)控制理論的應(yīng)用與實現(xiàn)。把微分幾何和微分代數(shù)理論等數(shù)學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動的限制，實現(xiàn)了對非線性控制系統(tǒng)的大范圍分析和綜合。

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