非线性控制理论及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:西安电科大

作者:贺昱曜

出品人:

页数:308

译者:

出版时间:2007-5

价格:26.00元

装帧:

isbn号码:9787560617763

丛书系列:

图书标签:

• 非线性控制
• 控制理论
• 自动控制
• 系统控制
• 优化控制
• 自适应控制
• 机器人控制
• 现代控制
• 工程应用
• 数学模型

《非线性控制理论及应用》 本书深入探讨了现代控制理论的核心分支——非线性控制理论，并将其广泛应用于各类工程技术领域。全书体系严谨，内容翔实，从基础概念出发，层层递进，直至复杂系统建模与控制策略的设计。 第一部分：非线性系统的数学描述与分析 本部分首先回顾并深化了线性控制理论中的基本概念，为理解非线性系统打下基础。随后，重点阐述了描述非线性系统所必需的数学工具，包括但不限于： 状态空间方程： 详细介绍了高阶非线性微分方程组及其在系统建模中的应用，分析了不同形式的非线性函数的特性，如饱和、死区、间隙、迟滞等，并探讨了如何准确地利用状态空间模型来刻画现实世界中复杂系统的行为。 相平面分析： 对于二维自治非线性系统，着重讲解了相平面分析方法，包括奇点（平衡点）的分类（结点、鞍点、中心、焦点），以及相轨迹的绘制和稳定性分析。通过相平面图，直观地展现了系统的动态演化特性。 李雅普诺夫稳定性理论： 作为非线性系统稳定性分析的基石，本书详细介绍了李雅普诺夫直接法和间接法的原理与应用。从定义直接法的概念，到构造各种二次型李雅普诺夫函数，再到探讨如何利用线性化方法进行间接稳定性分析，为判断系统在大范围内（全局或局部）的稳定性提供了严谨的数学工具。 李萨如图形： 针对周期输入信号作用下的非线性系统，介绍了李萨如图形的绘制方法及其在分析系统共振、混沌等现象中的作用。 第二部分：经典非线性控制方法 在扎实的理论基础上，本书系统地介绍了多种经典的非线性控制策略，旨在解决线性控制器难以应对的非线性系统问题： 反馈线性化： 重点讲解了输入-状态线性化和输入-输出线性化两种基本形式。通过坐标变换和反馈控制，将非线性系统转化为等价的线性系统，从而可以利用成熟的线性控制理论设计控制器。详细分析了存在微分平坦性约束的条件，以及如何处理非平坦系统。 滑模控制（SMC）： 深入阐述了滑模控制的核心思想，即通过设计一个滑模面，使得系统的状态轨迹一旦到达该面，便沿着滑模面滑动，从而实现对系统状态的鲁棒控制。详细介绍了滑模面的设计原则，以及如何克服抖振现象，并讨论了积分滑模、高阶滑模等改进方法。 反馈解耦： 针对多输入多输出（MIMO）非线性系统，介绍了反馈解耦技术，使得每个输入都能独立地控制一个特定的输出，从而将复杂的MIMO系统转化为一系列独立的SISO系统进行控制。 自适应控制： 针对系统参数未知或时变的情况，本书介绍了多种自适应控制策略，包括模型参考自适应控制（MRAC）和自调整控制器。详细分析了参数估计算法（如梯度下降法、Lyapunov方程法）及其在实现自适应控制中的作用。 第三部分：现代非线性控制理论与技术 本部分进一步拓展非线性控制理论的范畴，介绍了一些更先进、更具挑战性的控制方法： 模糊控制： 结合模糊逻辑推理，设计能够处理模糊信息和不确定性的控制器。详细讲解了模糊化、模糊规则库、推理机和解模糊化等组成部分，以及如何根据专家经验或系统数据构建模糊控制器。 神经网络控制： 利用神经网络强大的学习和逼近能力，来建模非线性系统或设计控制器。介绍了几种常用的神经网络结构（如多层前馈网络、径向基函数网络），以及基于误差反向传播等学习算法的神经网络控制器设计方法。 模型预测控制（MPC）： 针对具有约束条件的非线性系统，详细介绍了模型预测控制器的原理。它利用未来系统的预测模型，在每个采样时刻求解一个优化问题，以确定当前时刻的控制输入，并重复此过程。着重分析了预测模型、代价函数、约束条件的设计，以及求解优化问题的常用算法。 混沌与分岔控制： 探讨了如何控制具有混沌行为的非线性系统，使其稳定在某个吸引子附近，或引导其进入期望的运动状态。介绍了Ott-Grebogi-Yorke (OGY)方法等经典混沌控制技术。 第四部分：非线性控制的应用实例 本书的最后部分，将理论知识与实际工程紧密结合，通过一系列具体的应用案例，展示了非线性控制理论的强大威力： 机器人控制： 包括机械臂的轨迹跟踪、运动规划，以及足式机器人的行走控制等，重点分析了机器人关节动力学中的非线性以及如何利用非线性控制方法实现高精度和鲁棒性。 航空航天系统： 如飞行器的姿态控制、轨道维持，以及先进飞行控制律的设计，探讨了气动非线性、发动机特性等非线性因素对控制系统的影响。 电力系统与新能源： 分析了电力系统中的非线性特性，如暂态稳定性、功率潮流控制，以及风力涡轮机、太阳能电池阵列等新能源发电系统的最大功率点跟踪（MPPT）控制。 化工过程控制： 针对反应器、蒸馏塔等化工过程的复杂非线性动态，介绍了先进控制策略的应用，如提高产品质量、降低能耗。 自动驾驶系统： 探讨了车辆动力学、传感器融合、路径规划等方面的非线性问题，以及如何设计鲁棒、安全的自动驾驶控制器。 《非线性控制理论及应用》不仅为研究者提供了坚实的理论基础和丰富的分析工具，也为工程师提供了解决实际工程问题的新思路和新方法。本书适合高等院校相关专业的研究生、高年级本科生，以及从事控制系统设计与开发的工程师阅读。

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说实话，刚拿到这本厚厚的书时，我心里是有点打鼓的，毕竟“非线性”这三个字听起来就让人望而生畏。然而，接下来的阅读体验完全超出了我的预期。这本书的叙事逻辑堪称教科书级别的典范，它并没有一上来就抛出复杂的数学工具，而是非常巧妙地从线性控制的局限性入手，层层递进地引出非线性系统所特有的复杂现象，比如极限环、混沌等。作者在梳理这些概念时，那种细致入微的态度令人敬佩。比如，在介绍输入-输出线性化时，作者花了大量篇幅讲解坐标变换的内在含义，而不是简单地罗列计算步骤。这种对“为什么”的深入挖掘，使得学习过程不再是机械的记忆，而是一种真正的理解和构建知识体系的过程。这本书的排版和图表设计也极为出色，那些复杂的相平面图和分岔图，在精美的印刷下显得格外清晰易懂，极大地减轻了阅读的疲劳感。对于自学者而言，这本书的结构设置简直是福音，每章末尾的习题不仅难度适中，而且设计精巧，能有效巩固前文所学知识。

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从阅读的“手感”上来说，这本书的处理和装帧质量也令人印象深刻。纸张的质地厚实，印刷清晰，长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。但在内容层面，最打动我的是作者在介绍那些前沿技术时所展现出的那种冷静而又充满热情的态度。比如，在介绍奇异摄动理论时，作者的讲解层次分明，由慢速/快速动态的分离到解的构造，每一步都处理得恰到好处，避免了许多教材中常见的概念堆砌和逻辑跳跃。对于我这个习惯于使用MATLAB进行仿真验证的读者来说，书中提供的伪代码和算法描述，可以直接转化为仿真模型，这极大地加速了我的学习和实验进程。这本书的价值在于它既是知识的载体，也是思维的启发者。它不是那种读完就束之高阁的“速食”读物，而是一本需要反复研磨、常翻常新的“案头宝典”。它成功地将一个通常被认为晦涩难懂的学科，变得既严谨又充满魅力。

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我接触过不少控制理论的著作，但这本书在处理“应用”层面时展现出的洞察力是独树一帜的。很多理论书籍在应用部分往往只是蜻蜓点水，或者堆砌一些过于理想化的例子。但这本却不然，它真正做到了将“理论之美”与“工程之实”无缝衔接。我特别关注了关于自适应控制和滑模控制的那几章，作者不仅详细解析了这些高级算法的数学基础，更重要的是，他讨论了在实际部署中可能遇到的量化误差、执行器饱和等实际约束条件，并给出了相应的工程化处理建议。阅读这些内容时，我感觉自己不是在看一本学术专著，而是在听一位资深工程师分享他多年的项目经验和踩坑教训。这本书对于那些希望将前沿控制技术应用于航空航天、精密机械或复杂化工过程的研究人员来说，无疑是提供了最直接、最实用的工具箱。它教会我的不只是如何证明一个系统是稳定的，更是如何设计出一个在真实世界中能够可靠运行的控制器。

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这本书真是让人爱不释手，从我翻开第一页开始，就被作者那严谨又不失生动的叙述风格深深吸引了。它不仅仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的老教授在耐心地引导你探索这个复杂而迷人的领域。书中的理论推导清晰到几乎不需要我做过多的二次思考，每一个公式的引入都有着充分的背景铺垫和直观的物理意义解释。我尤其欣赏作者在讲解诸如李雅普诺夫稳定性理论这类抽象概念时，所采用的类比和图示方法，一下子就打通了我之前理解上的所有堵点。例如，关于鲁棒性和最优控制的章节，作者并没有停留在纯粹的数学证明层面，而是大量结合了实际工程中的案例，比如飞行器姿态控制和机器人动力学，这让我真切地感受到理论与实践之间的紧密联系。阅读过程中，我感觉自己仿佛真的站在了控制系统设计的前沿，对如何处理现实世界中那些充满不确定性和动态变化的复杂系统，有了一种前所未有的自信。这本书的深度和广度都达到了一个极高的水准，对于任何想要深入研究现代控制理论的人来说，都是一份无可替代的财富。

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这本书的学术气度非常宏大，它仿佛构建了一个完整的知识殿堂，让读者得以在其中纵览非线性控制领域的全貌。从经典庞加莱映射到现代的观测器设计，再到最新的模型预测控制（MPC）在非线性系统中的应用，作者都给予了足够的篇幅和足够的深度。我个人最喜欢的是它在不同流派之间的平衡把握。例如，在讨论定性分析方法时，作者并未偏废相空间分析，也没有忽视频率域方法的独特优势，而是清晰地指出了每种方法的适用范围和局限性。这种全面且客观的评价视角，极大地拓宽了我的学术视野。它促使我去思考，在面对一个全新的非线性问题时，应该从哪个角度切入，应该运用哪些工具组合。这本书的阅读体验是渐进式的，每一次重读都能发现新的细节和更深层次的联系，显示出其内容经得起时间的考验，是真正具有长期参考价值的经典之作。

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