《非线性控制理论及应用》
前言近年来，随着科学技术的迅速发展电子商务理论与应用，新理论、新技术的需求不断增加，极大地促进了非线性控制理论的发展和应用。一般来说，非线性是普遍存在的，线性系统仅仅是实际系统在忽略了非线性因素后的理想模型。实际控制系统无疑都是非线性系统，如航空航天飞行器、机器人、水下航行器等都是典型的非线性系统。非线性系统的特性千差万别，目前没有统一、普遍适用的处理办法。描述非线性系统的非线性微分方程只有在特殊情况下才有解析解，这给非线性控制系统的研究带来了极大的困难，因此人们希望能够在非线性系统理论研究方面取得重要进展。近30多年来非线性控制理论得到了诸多发展，特别是微分几何、微分代数等方法被引入非线性动态系统分析后，非线性控制的研究有了突破性的进展。以微分几何为工具发展起来的精确线性化方法受到了人们的普遍重视。同时，分析与设计非线性系统的其他方法也得到了快速发展电子商务理论与应用，如滑模变结构控制、自适应控制、神经网络控制等。对实际动态系统，一般不可能完全地精确建模，在其数学模型中都应考虑不确定性，这些不确定性包括参数不确定性、未建模动态和各种干扰等，因此不确定性非线性系统的鲁棒控制是一个很有实用价值且有很强挑战性的课题。鲁棒控制由于其具有很强的适应能力，近年来已成为非线性控制研究的重点。
目前商务信息网mobile移动站，非线性控制理论与应用已被国内许多工科大学列为相关专业硕士和博士研究生的学位课或必修课，加之我国研究生规模不断扩大，人才培养需求量大增，使得对非线性控制理论及应用的需求越来越迫切。因此，撰写一本适合我国工科院校研究生、高年级本科生和工程技术研究人员的著作是十分必要的。本书根据作者多年来从事“非线性控制理论与应用”研究生教学与研究工作经验编写而成，2007年出版了《非线性控制理论及应用》第1版，经过10余年的使用、补充和修订形成了本书。与第1版相比，本书保持了原版的体系结构和知识框架，并加强了基本概念、基本方法和思想的阐述，以便于读者理解非线性控制理论的概念、思想和方法。同时，补充了部分最新研究成果和热点内容，这对解决实际控制工程中的非线性问题是非常必要的。本书分为三大部分。第一部分（第1～4章）介绍用于研究非线性系统的主要分析方法与工具，第二部分（第5～8章）讨论非线性控制器的主要设计方法，第三部分（第9章）则是非线性控制理论的一些应用。本书具体章节安排如下。第1章介绍非线性系统的发展和主要特性，以及非线性控制系统的分析与设计方法，使读者对非线性系统有一个概略的了解。第2章借助于相平面分析提供的简单图形工具来研究二阶系统，进一步熟悉非线性系统的某些特性及一些重要概念。
第3章介绍李雅普诺夫意义下运动稳定性的基本概念、李雅普诺夫稳定性定理及其判据； 并介绍拉萨尔不变集定理与巴巴拉特()引理，以便于分析系统的渐近稳定性性质。第4章介绍非线性系统的输入/输出稳定性，在给出范数、空间及其拓展的情况下，介绍小增益定理、无源性及无源性定理、绝对稳定性等。第5章研究在什么条件下非线性系统的动态特性能够通过代数变换转化为线性系统的动态特性，以及能够采用哪些线性控制方法来设计控制器。第6章介绍非线性系统的变结构控制的基本原理和方法，重点讨论伴随型非线性系统和仿射非线性系统的滑模变结构控制设计方法； 同时，介绍几种新型的滑模变结构控制方法，如终端滑模变结构控制和反演滑模变结构控制器设计方法等。第7章介绍自适应控制的理论与方法，其中包括伴随型非线性系统的状态反馈自适应控制、严参数反馈型非线性系统的状态反馈自适应反演控制和输出反馈型非线性系统的自适应反演控制，并讨论自适应控制系统的鲁棒性。第8章介绍非线性系统的H∞鲁棒控制理论的基本设计思想及其在前沿领域的理论与应用成果。第9章给出非线性控制理论的一些应用实例，包括机械手系统的控制、非完整移动机器人系统的控制、交流电动机系统的非线性控制《非线性控制理论及应用》，以及自主水下航行器系统的输出轨迹跟踪反演控制，以期使读者对非线性控制理论的应用有一个基本认识。
本书是在西安电子科技大学出版社出版的《非线性控制理论及应用》基础上，经过补充、修订和完善而完成的。参加本书修订工作的人员有贺昱曜教授（第1、5章，新撰写了第4章和9.3节的部分内容）、闫茂德教授（第6~8章）、许世燕副教授（第2、3章，并新编写了解题指南和部分习题答案）、李慧平教授（新撰写了9.4节并修订了第9章）。全书最后由贺昱曜教授统一定稿。此外，本书部分研究结果得到了国家自然科学基金(N0.、、、)、陕西省杰出青年基金(N0.2019JC14)等项目的大力支持，在此深表谢意。清华大学出版社的编辑为本书的出版付出了辛勤的劳动，在此表示衷心的感谢。由于编者水平和研究兴趣所限，书中的缺点和不足之处在所难免，热诚欢迎读者批评指正。作者2020年9月
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