應用非線性控制

目錄
編者的話
前言
主要符號表
第1章 非線性控制理論簡介 1
1.1 非線性系統簡介 1
1.1.1 非線性系統的特殊性質 1
1.1.2 非線性系統分析與設計的常用方法 4
1.1.3 非線性系統分析與設計的工具 5
1.2 穩(wěn)定性理論簡介 6
1.2.1 解的存在性、唯一性和可延拓性 7
1.2.2 解的穩(wěn)定性 9
1.2.3 楔函數和正定函數 11
1.2.4 Lyapunov穩(wěn)定性理論 14
1.2.5 Lyapunov穩(wěn)定性逆定理 17
1.2.6 LaSalle不變原理 19
1.2.7 對Lyapunov穩(wěn)定性理論的補充說明 21
1.3 復雜非線性系統分析工具簡介 24
1.3.1 級聯系統的分析工具 24
1.3.2 不確定系統的分析工具 27
1.3.3 自適應控制系統的分析工具 29
1.4 反饋線性化簡介 33
1.4.1 反饋線性化的基本思想 33
1.4.2 SISO系統的反饋線性化 34
1.4.3 內動態(tài)、零動態(tài)與*小相位系統 39
1.4.4 MIMO系統的反饋線性化 41
1.4.5 對反饋線性化的補充說明 43
1.5 Jacobi線性化簡介 43
1.6 本章小結與文獻說明 47
參考文獻 48
第2章 滑模控制 50
2.1滑?？刂频幕驹?50
2.2 SISO規(guī)范型系統的魯棒滑?？刂?51
2.2.1 滑模變量設計 54
2.2.2 魯棒滑?？刂坡稍O計 57
2.2.3 抖振現象及其抑制 58
2.2.4 船舶航向的魯棒滑?？刂?62
2.3 SISO規(guī)范型系統的自適應滑?？刂?65
2.3.1 自適應滑模控制律設計 65
2.3.2 修正的自適應滑?？刂坡稍O計 66
2.3.3 船舶航向的自適應滑?？刂?69
2.4 MIMO規(guī)范型系統的滑?？刂?72
2.4.1 魯棒控制律設計 73
2.4.2 自適應控制律設計 76
2.5 本章小結與文獻說明 78
參考文獻 78
第3章 無源性方法 80
3.1 無源系統的概念和性質.80
3.1.1 無源系統的基本概念 80
3.1.2 線性無源系統的性質 82
3.1.3 非線性無源系統的性質 86
3.1.4 無源系統的連接和穩(wěn)定性 87
3.2 反饋無源化 92
3.2.1 線性系統的反饋無源化 92
3.2.2 非線性系統的反饋無源化 93
3.3 串聯非線性系統的反饋鎮(zhèn)定 96
3.3.1 臨界穩(wěn)定系統與無源系統的串聯 96
3.3.2 臨界穩(wěn)定系統與線性系統的串聯 99
3.3.3 不穩(wěn)定系統和線性系統的串聯 101
3.4 剛體姿態(tài)控制系統的全局鎮(zhèn)定 104
3.4.1 全狀態(tài)反饋全局鎮(zhèn)定 105
3.4.2 無速度反饋全局鎮(zhèn)定 106
3.4.3 數值仿真 108
3.5 Euler-Lagrange系統的控制 110
3.5.1 Euler-Lagrange系統 110
3.5.2 Euler-Lagrange系統的全局鎮(zhèn)定 111
3.5.3 Euler-Lagrange系統的跟蹤 113
3.6 應用舉例: TORA系統 115
3.6.1 系統模型與無源性 116
3.6.2 基于勢能補償的全局鎮(zhèn)定 118
3.6.3 無重力力矩補償的有界控制律 119
3.6.4 數值仿真 121
3.7 本章小結與文獻說明 122
參考文獻 122
第4章 反步設計
124 4.1反步設計的基本原理 124
4.1.1 輸出調節(jié)反步設計 125
4.1.2 輸出跟蹤反步設計 131
4.1.3 永磁同步電機控制系統的反步設計 133
4.1.4 *小相位規(guī)范型系統的反步設計 137
4.2 魯棒反步設計 139
4.2.1 半嚴反饋系統的魯棒反步設計 139
4.2.2 飛行器俯仰控制的魯棒反步設計 148
4.3 自適應反步設計 153
4.3.1 過參數化問題 154
4.3.2 調整函數法 156
4.3.3 飛行器俯仰控制的自適應反步設計 167
4.4 本章小結與文獻說明 169
參考文獻 170
第5章 基于低通濾波的反步設計 172
5.1 SISO系統的動態(tài)面控制設計 172
5.1.1 動態(tài)面控制的基本原理 172
5.1.2 自適應/魯棒動態(tài)面控制設計 176
5.1.3 飛行器俯仰通道的自適應/魯棒動態(tài)面控制設計 187
5.2 MIMO系統的動態(tài)面控制設計 189
5.2.1 BTT飛行器三通道耦合控制問題描述 190
5.2.2 塊動態(tài)面控制律設計 191
5.2.3 數值仿真 197
5.3 本章小結與文獻說明 199
參考文獻 199
第6章 基于飽和函數的前推設計 201
6.1 模型描述和變換 201
6.1.1 對系統的假設 201
6.1.2 Teel變換與 Teel規(guī)范型 205
6.2 線性積分鏈系統的前推設計 206
6.2.1 一類標量系統的穩(wěn)定性 206
6.2.2 非線性控制律 208
6.3 非線性系統的前推設計 211
6.3.1 非線性系統的Teel變換 211
6.3.2 非線性控制律 212
6.4 應用舉例:慣性輪倒立擺 219
6.4.1 數學模型 219
6.4.2 基于飽和函數的前推設計 220
6.4.3數值仿真 222
6.5 本章小結與文獻說明 222
參考文獻 223
第7章 基于交叉項 Lyapunov函數的前推設計 226
7.1 前推設計的關鍵問題和主要工具 226
7.1.1 前推設計步驟和關鍵問題 226
7.1.2 耦合系統的鎮(zhèn)定方法 228
7.2 耦合系統的 Lyapunov函數 231
7.2.1 交叉項 Lyapunov函數的存在性和計算 232
7.2.2 耦合線性系統的交叉項 Lyapunov函數 235
7.2.3 耦合 Lyapunov函數的性質 237
7.2.4 交叉項 Lyapunov函數的局部二次正定性 240
7.2.5 附加系統的零狀態(tài)能檢測性 244
7.3 耦合系統的鎮(zhèn)定與前推設計的完成 248
7.3.1 耦合系統的鎮(zhèn)定 248
7.3.2 前推設計的完成 250
7.3.3 非仿射系統的推廣 255
7.4 應用舉例:球桿系統 257
7.5 本章小結與文獻說明 261
參考文獻 262
第8章 幾類特殊非線性系統的控制 263
8.1 滿足線性增長條件的下三角系統 263
8.1.1 狀態(tài)反饋全局鎮(zhèn)定 264
8.1.2 基于觀測器的輸出反饋 266
8.1.3 應用舉例:單連桿機械臂系統 269
8.2 滿足線性增長條件的上三角系統 271
8.2.1 狀態(tài)反饋全局鎮(zhèn)定 272
8.2.2 基于觀測器的輸出反饋 274
8.2.3 應用舉例:感應加熱電路系統 276
8.2.4 關于線性增長條件的說明 280
8.3 非完整系統 280
8.3.1 非完整約束和鏈式非完整系統 281
8.3.2 不光滑定常反饋 284
8.3.3 光滑時變反饋 287
8.3.4 應用舉例:輪式移動機器人控制 290
8.4 規(guī)范型系統 291
8.4.1 *小相位系統的輸出跟蹤 291
8.4.2 基于軌跡線性化的非*小相位系統輸出跟蹤 293
8.4.3 基于輸出重定義的非*小相位系統輸出跟蹤 296
8.4.4 應用舉例:場控直流電機的轉速控制 299
8.5 本章小結與文獻說明 301
8.6 本章 附錄 302
參考文獻 304