具体描述
《非线性控制系统的分析与设计(英文版)》全面介绍了非线性控制系统的分析与设计。全书共分为两部分。其中第一部分为第1～4章。第1章介绍了拓扑空间，第2章介绍了微流形，第3章介绍了代数、Lie群和Lie代数，它们为《非线性控制系统的分析与设计(英文版)》提供了研究数学背景。第二部分包括12章，即第5～16章，这些章节涵盖了可控性、可观测性、稳定性、解耦、投入产出的实现、线性化、中心流技术、输出调节、耗散系统、H∞控制、切换系统和非平稳控制等方面，并给出了有关的详细设计技术。 《非线性控制系统的分析与设计(英文版)》可供理工科大学自动控制专业的教师及研究生阅读，也可供自然科学和工程技术领域中相关专业的研究人员参考。
《现代控制理论基础与应用》 本书旨在为读者提供一套全面而深入的现代控制理论知识体系，重点关注经典控制理论向现代控制理论的过渡，并在此基础上阐述一系列重要的现代控制理论方法及其在实际工程中的应用。全书内容循序渐进，从基本概念出发，逐步深入到复杂的理论模型和控制策略，力求使读者能够清晰地理解理论的精髓，并具备运用这些理论解决实际工程问题的能力。 第一部分 现代控制理论的基石 本部分首先回顾了经典控制理论的核心概念，包括系统建模、传递函数、稳定性分析（如奈奎斯特判据、根轨迹法）和时域响应分析。在此基础上，本书将重点引入现代控制理论的核心——状态空间方法。我们将详细介绍状态变量的选取、状态方程和输出方程的建立，并阐述其相比于传递函数方法的优势，尤其是在处理多输入多输出（MIMO）系统和考虑系统内部状态时。 接着，我们将深入探讨线性定常系统的时域分析。内容将涵盖状态向量的演化、解算状态方程的各种方法（如利用拉普拉斯变换、矩阵指数方法），并分析系统的模态和瞬态响应特性。此外，系统解耦、可控性和可观测性这两个现代控制理论中的核心概念将被重点讲解。我们将详细介绍判断系统可控性和可观测性的充要条件，以及它们在控制器设计和状态估计中的重要意义。 第二部分 控制器设计与优化 本部分将聚焦于基于状态空间方法的控制器设计。我们将详细介绍状态反馈控制器的设计原理，包括极点配置（或称极点配置法）的设计思路和具体实现方法，旨在使闭环系统具有期望的动态性能。本书还将讨论状态观测器的设计，包括齐次观测器和非齐次观测器，以解决系统中状态变量无法直接测量的问题。我们将深入分析李雅普诺夫稳定性理论，介绍其在分析和设计稳定系统中的作用，并探讨一些基于李雅普诺夫函数的稳定性判据。 随后，本书将转向最优控制理论。我们将引入二次型最优控制（LQR）的设计方法，详细推导黎卡提方程（Riccati equation）及其求解，并分析LQR控制器的性能特点。我们将讨论如何根据不同的性能指标和约束条件来调整LQR控制器。此外，本书还将初步介绍模型预测控制（MPC）的基本思想，包括滚动优化、预测模型和约束处理，为读者理解更高级的控制策略打下基础。 第三部分 系统分析与鲁棒性 在深入控制器设计之后，本书将转向对控制系统的进一步分析，特别关注系统的鲁棒性。我们将介绍各种形式的不确定性，如参数不确定性、外部扰动等，并分析这些不确定性对系统性能的影响。本书将重点讲解鲁棒控制的基本概念，介绍如何设计能够抵抗一定程度不确定性的控制器。 我们将详细阐述H无穷（H-infinity）控制的基本原理，包括其目标是最小化系统在特定频率范围内的增益，从而保证系统对干扰的抑制能力。我们将介绍H无穷控制器的设计流程和相关算法。此外，我们还将涉及其他鲁棒控制方法，如企业（μ）分析和控制，为应对更复杂的模型不确定性提供工具。 第四部分 现代控制技术的应用 本部分将展示现代控制理论在实际工程领域中的应用案例。我们将选取一些典型的工业控制系统，例如航空航天中的姿态控制、机器人领域的轨迹跟踪、过程控制中的温度或压力调节等，来详细解析如何运用前面章节介绍的理论知识进行建模、分析和控制器设计。 我们将通过具体的仿真示例和实际案例研究，展示状态空间方法、极点配置、LQR、MPC以及鲁棒控制等技术在提高系统性能、增强系统鲁棒性和实现智能化控制方面的优势。本部分旨在帮助读者将理论知识转化为解决实际工程问题的能力，理解不同控制技术适用的场景和优缺点。 学习目标 通过学习本书，读者将能够： 掌握状态空间方法，并能将其应用于复杂系统的建模和分析。 理解可控性和可观测性的概念，并能将其应用于控制器设计和状态估计。 熟练运用极点配置法设计状态反馈控制器，并理解其设计原理。 掌握LQR最优控制器的设计方法，并能分析其性能。 初步了解模型预测控制的基本思想和应用。 理解系统不确定性对控制系统的影响，并掌握基本的鲁棒控制理论和方法。 能够运用现代控制理论知识分析和解决实际工程中的控制问题。 本书适合于高等院校本科生、研究生以及从事控制工程、自动化、机器人、航空航天等领域的工程技术人员阅读。对读者而言，具备一定的线性代数、微积分和基础控制理论知识将有助于更好地理解本书内容。
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