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(tǒng)簡介 1
1.1.1 非線性系統(tǒng)的特殊性質(zhì) 1
1.1.2 非線性系統(tǒng)分析與設計的常用方法 4
1.1.3 非線性系統(tǒng)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(shù)和正定函數(shù) 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(tǒng)分析工具簡介 24
1.3.1 級聯(lián)系統(tǒng)的分析工具 24
1.3.2 不確定系統(tǒng)的分析工具 27
1.3.3 自適應控制系統(tǒng)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(tǒng)的反饋線性化 34
1.4.3 內(nèi)動態(tài)、零動態(tài)與*小相位系統(tǒng) 39
1.4.4 MIMO系統(tǒng)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?？刂?50
2.1滑?？刂频幕驹?50
2.2 SISO規(guī)范型系統(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)的自適應滑?？刂?65
2.3.1 自適應滑?？刂坡稍O計 65
2.3.2 修正的自適應滑模控制律設計 66
2.3.3 船舶航向的自適應滑?？刂?69
2.4 MIMO規(guī)范型系統(tǒng)的滑模控制 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(tǒng)的概念和性質(zhì).80
3.1.1 無源系統(tǒng)的基本概念 80
3.1.2 線性無源系統(tǒng)的性質(zhì) 82
3.1.3 非線性無源系統(tǒng)的性質(zhì) 86
3.1.4 無源系統(tǒng)的連接和穩(wěn)定性 87
3.2 反饋無源化 92
3.2.1 線性系統(tǒng)的反饋無源化 92
3.2.2 非線性系統(tǒng)的反饋無源化 93
3.3 串聯(lián)非線性系統(tǒng)的反饋鎮(zhèn)定 96
3.3.1 臨界穩(wěn)定系統(tǒng)與無源系統(tǒng)的串聯(lián) 96
3.3.2 臨界穩(wěn)定系統(tǒng)與線性系統(tǒng)的串聯(lián) 99
3.3.3 不穩(wěn)定系統(tǒng)和線性系統(tǒng)的串聯(lián) 101
3.4 剛體姿態(tài)控制系統(tǒng)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(shù)值仿真 108
3.5 Euler-Lagrange系統(tǒng)的控制 110
3.5.1 Euler-Lagrange系統(tǒng) 110
3.5.2 Euler-Lagrange系統(tǒng)的全局鎮(zhèn)定 111
3.5.3 Euler-Lagrange系統(tǒng)的跟蹤 113
3.6 應用舉例: TORA系統(tǒng) 115
3.6.1 系統(tǒng)模型與無源性 116
3.6.2 基于勢能補償?shù)娜宙?zhèn)定 118
3.6.3 無重力力矩補償?shù)挠薪缈刂坡?119
3.6.4 數(shù)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(diào)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(tǒng)的反步設計 133
4.1.4 *小相位規(guī)范型系統(tǒng)的反步設計 137
4.2 魯棒反步設計 139
4.2.1 半嚴反饋系統(tǒng)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(shù)化問題 154
4.3.2 調(diào)整函數(shù)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(tǒng)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(tǒng)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(shù)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(shù)的前推設計 201
6.1 模型描述和變換 201
6.1.1 對系統(tǒng)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(tǒng)的前推設計 206
6.2.1 一類標量系統(tǒng)的穩(wěn)定性 206
6.2.2 非線性控制律 208
6.3 非線性系統(tǒng)的前推設計 211
6.3.1 非線性系統(tǒng)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(shù)學模型 219
6.4.2 基于飽和函數(shù)的前推設計 220
6.4.3數(shù)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(shù)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(tǒng)的鎮(zhèn)定方法 228
7.2 耦合系統(tǒng)的 Lyapunov函數(shù) 231
7.2.1 交叉項 Lyapunov函數(shù)的存在性和計算 232
7.2.2 耦合線性系統(tǒng)的交叉項 Lyapunov函數(shù) 235
7.2.3 耦合 Lyapunov函數(shù)的性質(zhì) 237
7.2.4 交叉項 Lyapunov函數(shù)的局部二次正定性 240
7.2.5 附加系統(tǒng)的零狀態(tài)能檢測性 244
7.3 耦合系統(tǒng)的鎮(zhèn)定與前推設計的完成 248
7.3.1 耦合系統(tǒng)的鎮(zhèn)定 248
7.3.2 前推設計的完成 250
7.3.3 非仿射系統(tǒng)的推廣 255
7.4 應用舉例:球桿系統(tǒng) 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(tǒng)的控制 263
8.1 滿足線性增長條件的下三角系統(tǒng) 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(tǒng) 269
8.2 滿足線性增長條件的上三角系統(tǒng) 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(tǒng) 276
8.2.4 關于線性增長條件的說明 280
8.3 非完整系統(tǒng) 280
8.3.1 非完整約束和鏈式非完整系統(tǒng) 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(tǒng) 291
8.4.1 *小相位系統(tǒng)的輸出跟蹤 291
8.4.2 基于軌跡線性化的非*小相位系統(tǒng)輸出跟蹤 293
8.4.3 基于輸出重定義的非*小相位系統(tǒng)輸出跟蹤 296
8.4.4 應用舉例:場控直流電機的轉(zhuǎn)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