目錄
第1章 緒論 1
1.1 自動控制理論的發(fā)展歷史 1
1.1.1 經(jīng)典控制理論的發(fā)展 2
1.1.2 現(xiàn)代控制理論的發(fā)展 3
1.1.3 智能控制理論的發(fā)展 5
1.2 非線性系統(tǒng)與非線性控制 7
1.2.1 非線性系統(tǒng) 7
1.2.2 非線性控制 11
1.3 本書的內(nèi)容安排 12
第2章 非線性系統(tǒng)局部線性化及線性控制器設計 14
2.1 非線性系統(tǒng)局部線性化方法 14
2.1.1 非線性系統(tǒng)與平衡點 14
2.1.2 非線性系統(tǒng)局部線性化 16
2.2 非線性系統(tǒng)局部特性相平面分析 17
2.2.1 相平面的基本概念 17
2.2.2 線性系統(tǒng)平衡點穩(wěn)定性分析 19
2.2.3 非線性系統(tǒng)平衡點穩(wěn)定性分析 21
2.3 非線性系統(tǒng)線性反饋控制器設計 24
2.3.1 狀態(tài)反饋控制與輸出反饋控制 24
2.3.2 非線性系統(tǒng)局部線性化反饋控制 26
2.3.3 積分控制 28
2.3.4 增益調(diào)度控制 32
第3章 非線性系統(tǒng)極限環(huán)分析與抑制 36
3.1 非線性系統(tǒng)極限環(huán)分析 36
3.1.1 極限環(huán)的相平面分析 36
3.1.2 極限環(huán)的描述函數(shù)分析 41
3.2 控制系統(tǒng)中常見的非線性特性及描述函數(shù)分析 46
3.2.1 飽和非線性特性 46
3.2.2 死區(qū)非線性特性 48
3.2.3 遲滯非線性特性 49
3.3 控制系統(tǒng)極限環(huán)抑制方法 51
3.3.1 基于相平面分析抑制方法 51
3.3.2 基于描述函數(shù)的抑制方法 53
3.3.3 其他抑制方法簡介 55
第4章 非線性系統(tǒng)反饋線性化 57
4.1 反饋線性化的基本思想 57
4.1.1 控制律的分解 57
4.1.2 反饋線性化的概念 59
4.1.3 反饋線性化的可行性 62
4.2 數(shù)學基礎 65
4.2.1 李導數(shù)與李括號 65
4.2.2 微分同胚與狀態(tài)變換 67
4.2.3 弗羅貝尼烏斯定理 67
4.3 單輸入-單輸出系統(tǒng)輸入-狀態(tài)線性化 68
4.3.1 輸入-狀態(tài)線性化的條件 69
4.3.2 輸入-狀態(tài)線性化控制律設計 71
4.4 單輸入-單輸出系統(tǒng)輸入-輸出線性化 73
4.4.1 輸入-輸出線性化系統(tǒng)結構 73
4.4.2 坐標變換的存在性 74
4.4.3 零動態(tài)及其穩(wěn)定性分析 76
4.5 多輸入-多輸出系統(tǒng) 77
第5章 非線性系統(tǒng)李雅普諾夫穩(wěn)定性理論 79
5.1 自治非線性系統(tǒng)李雅普諾夫穩(wěn)定性理論 79
5.1.1 穩(wěn)定的概念 79
5.1.2 穩(wěn)定性判定定理 80
5.1.3 LaSalle不變集原理 85
5.2 非自治非線性系統(tǒng)李雅普諾夫穩(wěn)定性理論 89
5.2.1 穩(wěn)定性定義擴展 89
5.2.2 穩(wěn)定性判定定理 91
5.2.3 基于Barbalat引理的穩(wěn)定性分析 96
5.3 輸入-輸出穩(wěn)定性與李雅普諾夫穩(wěn)定性的關系 97
5.3.1 輸入-輸出穩(wěn)定性 97
5.3.2 狀態(tài)模型的L穩(wěn)定性 98
5.4 基于李雅普諾夫穩(wěn)定性理論的控制器設計方法 99
5.4.1 設計方法 99
5.4.2 選擇李雅普諾夫函數(shù) 100
5.4.3 性能分析 104
第6章 基于李雅普諾夫穩(wěn)定性理論的非線性系統(tǒng)控制器設計工具 106
6.1 李雅普諾夫再設計 106
6.1.1 再設計的概念 106
6.1.2 再設計的實現(xiàn) 107
6.1.3 非線性阻尼 112
6.2 反步設計法 112
6.2.1 反步設計法的概念 112
6.2.2 嚴反饋系統(tǒng) 117
6.2.3 魯棒性設計 119
6.2.4 多輸入系統(tǒng) 121
6.3 無源控制 122
6.3.1 無源性概念 122
6.3.2 無源性與穩(wěn)定性 125
6.3.3 無源控制 127
第7章 滑模控制 132
7.1 滑�？刂频幕�本概念 132
7.1.1 開關控制與變結構控制 132
7.1.2 滑模變結構控制 133
7.1.3 滑模變結構控制的基本問題 136
7.2 滑模控制器設計舉例 140
7.2.1 單輸入系統(tǒng)滑�？刂破髟O計 140
7.2.2 抖振的抑制 143
7.2.3 多輸入系統(tǒng)滑模控制器設計 147
7.3 滑�？刂频陌l(fā)展 149
7.3.1 趨近律的設計 149
7.3.2 滑模面的設計 150
7.3.3 智能滑�？刂� 154
第8章 自適應控制 155
8.1 自適應控制的基本概念 155
8.1.1 模型參考自適應控制 155
8.1.2 自校正控制 157
8.1.3 自適應控制器設計方法 159
8.2 線性系統(tǒng)的自適應控制 160
8.2.1 輸出反饋自適應控制 160
8.2.2 狀態(tài)反饋自適應控制 169
8.2.3 自適應控制的魯棒性分析 171
8.3 非線性系統(tǒng)的自適應控制 173
8.3.1 線性參數(shù)化非線性系統(tǒng)自適應控制 173
8.3.2 非線性參數(shù)化非線性系統(tǒng)自適應控制 176
8.4 在線參數(shù)估計 177
8.4.1 線性參數(shù)化模型 177
8.4.2 梯度估計方法 179
8.4.3 最小二乘估計方法 181
8.5 自適應控制動態(tài)性能的提升 184
8.5.1 復合自適應控制 184
8.5.2 L1自適應控制 186
第9章 非線性系統(tǒng)與非線性控制應用案例 191
9.1 基于局部線性化的艦載飛機自動著艦控制 191
9.1.1 飛機縱向非線性運動模型 191
9.1.2 飛機縱向力和力矩線性化模型 192
9.1.3 飛機小擾動線性化模型 194
9.1.4 基于線性化模型的自動著艦控制器設計 198
9.2 基于非線性動態(tài)逆的飛機姿態(tài)控制 198
9.2.1 飛機6 自由度非線性模型 199
9.2.2 角速度回路的動態(tài)逆控制 201
9.2.3 姿態(tài)角回路的動態(tài)逆控制 203
9.3 基于最小二乘的船舶航向模型辨識 207
9.3.1 船舶航向模型 208
9.3.2 遺忘因子最小二乘法 208
9.3.3 基于滿秩分解的最小二乘算法設計 209
9.3.4 仿真驗證 211
9.4 基于模型參考自適應的船舶航向控制 214
9.4.1 船舶航向模型 214
9.4.2 微分跟蹤器 214
9.4.3 船舶航向自適應控制器設計 215
9.4.4 仿真驗證 219
參考文獻 225