本書繫統、全面地介紹的非線性控制理論與應用的基本理論與基礎知識。包括：李雅普諾夫穩定性理論、輸入輸出穩定性理論，這些理論是研究非線性繫統和控制的根本的理論。其次，介紹了目前研究的熱點和發展方向的準確反饋線性化、滑模變結構控制、魯棒控制、自適應控制等理論，使得無論是碩士、博士研究生研究或工程技術人員進行理論研究或工程應用，都是不可缺少的方法。特別是這些理論的新的方法的提出，或這些方法的相互結合或融合，都給出了其研究的思想和方法。第三，結合目前智能機器人的研究的熱點，給出了該理論在機器人控制中的應用等

●第1章緒論1.1非線性繫統控制概述1.1.1非線性控制理論的發展1.1.2非線性控制的意義1.2非線性控制繫統的數學描述1.2.1非線性控制繫統的微分方程描述1.2.2非線性常微分方程的解的存在性及專享性1.3非線性繫統特性1.3.1非線性繫統和線性繫統的本質區別1.3.2非線性繫統的主要特性1.4非線性控制繫統的分析與設計方法1.4.1非線性控制繫統的分析方法1.4.2非線性控制繫統的設計方法1.5本書簡介參考文獻第2章相平面分析2.1相平面的基本概念2.1.1相軌跡和相平面圖2.1.2奇點與極限環2.2相軌跡的繪制方法2.2.1解析法2.2.2圖解法2.3線性繫統的相軌跡2.4由相平面圖求時間解2.5非線性繫統的相平面分析2.5.1非線性繫統的局部特性2.5.2分段線性化2.5.3極限環存在性的判斷定理本章小結習題參考文獻非線性控制理論及應用目錄第3章李雅普諾夫穩定性理論3.1非線性繫統與平衡點3.1.1非線性繫統3.1.2自治繫統和非自治繫統3.1.3平衡點3.1.4標稱運動3.2穩定性的概念3.2.1外部穩定性3.2.2內部穩定性3.2.3外部穩定性和內部穩定性的關繫3.2.4李雅普諾夫意義下運動穩定性的一些基本概念3.3李雅普諾夫間接法3.3.1自治非線性繫統的間接法3.3.2非自治非線性繫統的間接法3.4李雅普諾夫直接法3.4.1正定函數和李雅普諾夫函數3.4.2李雅普諾夫穩定性定理3.5拉薩爾不變集定理3.5.1局部不變集定理3.5.2全局不變集定理3.6巴巴拉特引理及穩定性分析3.6.1巴巴拉特引理3.6.2基於巴巴拉特引理的穩定性分析3.7不穩定性定理3.8線性繫統的李雅普諾夫穩定性3.8.1預備知識3.8.2線性時不變繫統的李雅普諾夫分析3.8.3線性時變繫統的李雅普諾夫分析3.9基於李雅普諾夫直接法的非線性繫統分析與設計3.9.1李雅普諾夫函數的存在性3.9.2非線性繫統的李雅普諾夫函數構造和分析3.9.3基於李雅普諾夫直接法的控制器設計3.9.4穩定繫統的過渡過程及品質的估計本章小結習題參考文獻第4章輸入/輸出穩定性4.1範數、空間及其擴展 4.1.1範數及其等價性4.1.2賦範空間與內積空間4.1.3Lq空間及其擴展4.2輸入/輸出穩定性的概念4.3小增益定理4.3.1問題描述4.3.2小增益定理4.3.3小增益定理的增量形式4.3.4Lq穩定性及其與李雅普諾夫穩定性的聯繫4.4無源性及無源性定理4.4.1無源性概念及其基本特性4.4.2無源性定理4.5絕對穩定性4.5.1絕對穩定性問題4.5.2波波夫判據4.5.3圓判據本章小結習題參考文獻第5章準確線性化方法5.1準確線性化的基本概念5.1.1準確線性化與標準形5.1.2輸入狀態線性化5.1.3輸入/輸出線性化5.2微分幾何數學基礎5.2.1微分同胚與狀態變換5.2.2光滑映射和光滑流形5.2.3李導數和李括號5.2.4分布與對合5.2.5弗羅貝尼斯定理5.3SISO非線性繫統的輸入狀態準確線性化5.3.1輸入狀態準確線性化定理5.3.2輸入狀態準確線性化的充要條件5.3.3輸入狀態準確線性化的步驟5.3.4基於輸入狀態線性化的控制器設計5.4SISO繫統的輸入/輸出線性化5.4.1線性輸入/輸出關繫的生成5.4.2SISO非線性繫統的標準型5.4.3零動態子繫統5.4.4漸近穩定性分析5.4.5SISO繫統的跟蹤控制5.4.6準確跟蹤與逆動態繫統5.5MIMO繫統的準確線性化5.5.1MIMO繫統的輸入/輸出準確線性化5.5.2MIMO繫統的輸入狀態準確線性化5.6MIMO繫統線性化的動態擴展算法5.6.1動態增廣法5.6.2輸出反演法本章小結習題參考文獻第6章滑動模態變結構控制6.1二階繫統的滑動模態變結構控制6.2滑動模態變結構控制的理論基礎6.2.1滑動模態變結構控制的基本原理6.2.2滑動模態的存在和到達條件6.2.3等效控制及滑動模態的運動方程6.2.4滑動模態變結構控制的趨近律6.2.5滑動模態變結構控制繫統的綜合6.3線性繫統的滑動模態變結構控制6.4伴隨型非線性繫統的滑動模態變結構控制6.4.1SISO非線性繫統的滑動模態變結構控制6.4.2MIMO伴隨型非線性繫統的滑動模態變結構控制6.5仿射非線性繫統的滑動模態變結構控制器設計6.6基於準確線性化的滑動模態變結構控制器設計6.7不確定非線性繫統的動態滑動模態變結構控制6.8不確定非線性繫統的快速終端滑動模態變結構控制6.9非匹配不確定非線性繫統的反演變結構控制6.9.1匹配條件及不變性6.9.2非匹配不確定非線性繫統的反演變結構控制器設計6.10滑動模態變結構控制繫統的抖振及其削弱問題6.10.1滑動模態變結構控制繫統的抖振6.10.2滑動模態變結構控制繫統抖振的削弱本章小結習題參考文獻 第7章自適應控制7.1自適應控制的基本概念7.1.1什麼是自適應控制7.1.2兩類重要的自適應控制繫統7.1.3自適應控制的應用概況7.1.4如何設計自適應控制器7.2一階繫統的自適應控制7.2.1控制律的選擇7.2.2自適應律的選擇7.2.3跟蹤收斂性分析7.2.4參數收斂性分析7.2.5一階非線性繫統的自適應控制7.3線性繫統的狀態反饋自適應控制7.3.1控制律的選擇7.3.2自適應律的選擇7.4線性繫統的輸出反饋自適應控制7.4.1控制律的選擇7.4.2自適應律的選擇7.5伴隨型非線性繫統的狀態反饋自適應控制7.5.1控制律的選擇7.5.2自適應律的選擇7.6嚴參數反饋型非線性繫統的狀態反饋自適應反演控制7.6.1自適應反演控制器設計——調節問題7.6.2自適應反演控制器設計——跟蹤問題7.7輸出反饋型非線性繫統自適應反演控制7.7.1狀態濾波器的設計7.7.2輸出反饋自適應控制器設計7.8自適應控制繫統的魯棒性7.8.1魯棒性問題7.8.2改善自適應控制魯棒性的方法7.9不確定非線性繫統的自適應滑動模態變結構控制7.9.1匹配不確定非線性繫統的自適應滑動模態變結構控制器設計7.9.2非匹配不確定非線性繫統的自適應滑動模態變結構控制器設計本章小結習題參考文獻第8章非線性繫統的H 控制8.1耗散繫統8.1.1耗散繫統的概念8.1.2耗散繫統的穩定性8.1.3非線性繫統的L2增益8.1.4耗散性與很優控制8.2狀態反饋H 控制8.2.1非線性繫統的狀態反饋H 控制8.2.2不確定性非線性繫統的狀態反饋H 控制8.3輸出反饋H 控制本章小結習題參考文獻第9章非線性控制理論的應用9.1機械手繫統的控制9.1.1機械手繫統模型9.1.2機械手繫統的位置控制9.1.3機械手繫統的自適應軌跡跟蹤控制9.1.4非線性H 狀態反饋軌跡跟蹤控制9.1.5小結9.2非完整移動機器人繫統的控制9.2.1移動機器人模型9.2.2基於運動學模型的滑動模態變結構軌跡跟蹤控制9.2.3基於動力學模型的快速終端滑動模態變結構軌跡跟蹤控制9.2.4小結9.3交流電動機繫統的非線性控制9.3.1交流異步電動機準確線性化控制9.3.2交流異步電動機反演控制9.3.3交流永磁同步電動機輸入/輸出準確反饋線性化控制9.3.4交流永磁同步電動機自適應反演控制9.3.5小結9.4自主水下航行器的輸出軌跡跟蹤反演控制9.4.1水下航行器模型9.4.2跟蹤參考軌跡9.4.3非線性反演控制器設計9.4.4算法仿真研究9.4.5小結9.5非線性控制研究的方向與展望參考文獻解題指南和部分習題答案

非線性繫統的控制問題近年來受到越來越廣泛的重視，也極大地推動了非線性控制理論及其應用的進展。本書從繫統分析和設計角度，繫統地介紹了非線性控制繫統的基本理論、基本方法和應用技術，是作者多年來一直從事非線性控制繫統教學和科研工作的結晶，同時融入了國內外同行近年來所取得的新成果。全書分為三大部分。第一部分（第1章～第4章）介紹用於非線性繫統分析的主要方法與工具。即，非線性控制繫統概述、相平面分析、李雅普諾夫穩定性及輸入輸出穩定性理論。第二部分（第5章～第8章）討論非線性控制器的主要設計方法。如，準確線性化方法、滑模變結構控制、自適應控制、反步法、非線性 控制以及各種方法的融合設計；第三部分（第9章）給出了非線性控制理論的典型應用實例，以使讀者對非線性控制理論的應用有一個深刻的認識。

賀昱曜、闫茂德、許世燕、李慧平 著