非線性控制系統(tǒng)理論基礎(chǔ)

前言

本教材系普通高等教育“十五”規(guī)劃研究生重點(diǎn)教材。與線性系統(tǒng)理論相對(duì)應(yīng)，本書的內(nèi)容是非線性系統(tǒng)理論。和線性系統(tǒng)理論一樣，非線性系統(tǒng)理論建立在狀態(tài)空間分析方法的基礎(chǔ)上。非線性系統(tǒng)理論所使用的主要數(shù)學(xué)工具是微分幾何。微分幾何方法已被證明是分析和設(shè)計(jì)非線性系統(tǒng)的卓有成效和強(qiáng)有力的工具，正如拉氏變換、復(fù)變函數(shù)理論和線性代數(shù)對(duì)于早期和近代的線性系統(tǒng)理論一樣。鑒于微分幾何方法對(duì)于研究非線性系統(tǒng)理論的重要性，和至今尚缺少一本研究生所需要的非線性幾何理論的入門教材的現(xiàn)狀，為此提供一本由淺入深，概念清晰，理論嚴(yán)謹(jǐn)，側(cè)重于系統(tǒng)地介紹基礎(chǔ)理論，同時(shí)也兼顧實(shí)際應(yīng)用，深度適當(dāng)，體系相對(duì)完整的教材是十分必要的。同時(shí)也要能適應(yīng)讀者進(jìn)一步進(jìn)修提高和深入研究的需要，有助于提高讀者文獻(xiàn)閱讀能力，及有助于初涉非線性理論領(lǐng)域的其它方面的廣大讀者進(jìn)行自學(xué)的需要。本書就是為適應(yīng)這一需要而奉獻(xiàn)給廣大研究生和相關(guān)領(lǐng)域的科技工作者朋友的。本書大體上分為四部分。第1章至第5章是微分拓?fù)浜臀⒎謳缀位靖拍詈蛿?shù)學(xué)基礎(chǔ)，重點(diǎn)介紹切向量、對(duì)偶向量、切空間、對(duì)偶空間、向量場(chǎng)、對(duì)偶向量場(chǎng)、李導(dǎo)數(shù)、李積、李括號(hào)、李代數(shù)、不變分布、不變最小分布等基本概念；第6章至第10章討論非線性控制系統(tǒng)的基本性質(zhì)，給出非線性系統(tǒng)能控性、能觀測(cè)性、可積性和基于這些性質(zhì)的系統(tǒng)能控和能觀性分解，包括局部分解、全局分解和輸入輸出解耦；第11章至第19章是單人單出非線性系統(tǒng)的精確線性化理論，包括非線性系統(tǒng)坐標(biāo)變換、相對(duì)階、狀態(tài)反饋理論、零動(dòng)態(tài)、系統(tǒng)漸近穩(wěn)定性分析、擾動(dòng)解耦和前饋控制、狀態(tài)觀測(cè)器理論，并給出了若干工業(yè)控制應(yīng)用實(shí)例；第20章至第24章是多人多出非線性系統(tǒng)的精確線性化理論，把前面的第11章至第19章的內(nèi)容擴(kuò)展至多人多出非線性系統(tǒng)，給出了潛器、飛行器姿態(tài)控制和電力系統(tǒng)勵(lì)磁、多桿件機(jī)械手等方面的多人多出非線性系統(tǒng)工業(yè)控制應(yīng)用實(shí)例。上述四個(gè)部分還可以進(jìn)一步概括為兩大部分，即第工章至第工0章的基礎(chǔ)理論部分和第u章至第24章的實(shí)用部分。全書構(gòu)成基本完整的體系。

內(nèi)容概要

本書介紹了非線性系統(tǒng)理論。非線性系統(tǒng)理論與線性系統(tǒng)理論相平行、相對(duì)應(yīng)，但更具一般性。非線性系統(tǒng)理論建立在狀態(tài)空間分析方法的基礎(chǔ)上，所使用的主要數(shù)學(xué)工具是微分幾何。微分幾何方法已被證明是分析和設(shè)計(jì)非線性系統(tǒng)的卓有成效的和強(qiáng)有力的工具。本書內(nèi)容由淺入深，概念清晰，理論嚴(yán)謹(jǐn)，深度適當(dāng)，體系相對(duì)完整，側(cè)重于系統(tǒng)地介紹基礎(chǔ)理論，同時(shí)也兼顧實(shí)際應(yīng)用。書中后一部分，從工程實(shí)用角度，深入地、仔細(xì)地分析了一些有通用性的實(shí)例，包括電機(jī)系統(tǒng)、單機(jī)和多機(jī)電力系統(tǒng)、機(jī)械手系統(tǒng)、飛行器系統(tǒng)（潛器和水下機(jī)器人系統(tǒng)）等。     本書是供研究生用的非線性幾何理論的入門書，主要面向初涉足非線性理論領(lǐng)域的讀者，為進(jìn)一步提高和深入研究提供理論基礎(chǔ)。    本書可作為工科院校相關(guān)學(xué)科博士研究生和碩士研究生的教材，也可供相關(guān)學(xué)科的科技工作者參考。

書籍目錄

第1章 切向量和對(duì)偶向量第2章 向量場(chǎng)和對(duì)偶向量場(chǎng)第3章 分布和對(duì)偶分布第4章 不變分布和不變對(duì)偶分布第5章 不變最小分布和不變最小對(duì)偶分布第6章 非線性系統(tǒng)的能控能觀性和坐標(biāo)變換第7章 非線性系統(tǒng)狀態(tài)方程的可積性第8章 控制系統(tǒng)的局部能控能觀性分解第9章 控制系統(tǒng)的全局分解第10章 輸入輸出解耦第11章 單入單出系統(tǒng)的坐標(biāo)變換和部分線性化第12章 單入單出系統(tǒng)的狀態(tài)反饋精確線性化第13章 零動(dòng)態(tài)特性第14章 局部漸近穩(wěn)定性第15章 漸近跟蹤指定輸出問題第16章 擾動(dòng)解耦問題和前饋控制第17章 用高增益輸出反饋實(shí)現(xiàn)局部漸近穩(wěn)定第18章 非線性系統(tǒng)全維狀態(tài)觀測(cè)器第19章 單入單出非線性系統(tǒng)精確線性化舉例第20章 m入m出系統(tǒng)的坐標(biāo)變換和部分線性化第2l章 m入m出系統(tǒng)的狀態(tài)反饋線性化第22章 輸入輸出維數(shù)不等的多入多出系統(tǒng)第23章 多入多出非線性系統(tǒng)精確線性化舉例第24章 通過動(dòng)態(tài)擴(kuò)充改變相對(duì)階索引參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

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編輯推薦

《非線性控制系統(tǒng)理論基礎(chǔ)》由哈爾濱工程大學(xué)出版社出版。

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