Control of Nonlinear Dynamical Systems pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Reshmin, S. A.

出品人:

页数:408

译者:

出版时间:

价格:$ 157.07

装帧:

isbn号码:9783540707820

丛书系列:

图书标签:

非线性动力系统
控制理论
反馈控制
稳定性分析
最优控制
自适应控制
混沌控制
Lyapunov稳定性
滑模控制
模型预测控制

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具体描述

This book is devoted to new methods of control for complex dynamical systems and deals with nonlinear control systems having several degrees of freedom, subjected to unknown disturbances, and containing uncertain parameters. Various constraints are imposed on control inputs and state variables or their combinations. The book contains an introduction to the theory of optimal control and the theory of stability of motion, and also a description of some known methods based on these theories. Major attention is given to new methods of control developed by the authors over the last 15 years. Mechanical and electromechanical systems described by nonlinear Lagrangea (TM)s equations are considered. General methods are proposed for an effective construction of the required control, often in an explicit form. The book contains various techniques including the decomposition of nonlinear control systems with many degrees of freedom, piece-wise linear feedback control based on Lyapunova (TM)s functions, methods which elaborate and extend the approaches of the conventional control theory, optimal control, differential games, and the theory of stability. The distinctive feature of the methods developed in the book is that the controls obtained satisfy the imposed constraints and steer the dynamical system to a prescribed terminal state in finite time. Explicit upper estimates for the time of the process are given. In all cases, the control algorithms and the estimates obtained are strictly proven.

《非线性动力学系统控制》是一本深入探讨如何理解、分析和操纵复杂非线性动态行为的书籍。它旨在为读者提供一套系统性的理论框架和实用的工具，以应对现实世界中普遍存在的非线性现象，例如在航空航天、机器人技术、生物医学、经济模型以及气候变化等领域。本书的核心在于揭示非线性系统内在的复杂性，并在此基础上阐述各种控制策略。与线性系统相比，非线性系统展现出更为丰富和难以预测的动态特性，例如多重稳态、分岔、混沌以及吸引子等。这些特性使得线性控制方法常常失效，迫使研究者和工程师们寻求更为先进和精密的控制理论与技术。《非线性动力学系统控制》正是为填补这一知识鸿沟而生。它首先从非线性系统的基本概念出发，详细介绍了描述非线性动力学行为的关键数学工具，包括微分方程、相空间分析、Lyapunov稳定性理论以及李代数方法等。读者将学习如何通过这些工具来绘制系统的相图，理解其长期演化趋势，并识别出诸如奇点、极限环等关键的动力学结构。本书的重点之一在于深入讲解各种先进的非线性控制设计技术。其中，我们将详细介绍反馈线性化方法，这是一种强大的技术，可以将具有特定结构的非线性系统转化为等效的线性系统，从而可以直接应用成熟的线性控制理论进行设计。读者将学习如何通过状态反馈或输出反馈来实现精确的反馈线性化，以及在实际应用中可能遇到的挑战和解决方案。此外，本书还将详细阐述基于Lyapunov函数的非线性控制设计。Lyapunov稳定性理论是分析和设计非线性系统稳定性的基石。我们将介绍不同类型的Lyapunov函数构造方法，以及如何利用它们来保证系统的全局或局部稳定性。这包括了直接法和间接法，以及如何为具有不确定性或扰动的非线性系统设计鲁棒的Lyapunov控制器。本书还涵盖了一系列其他重要的非线性控制技术，旨在应对不同类型和复杂度的非线性系统。例如，我们将深入探讨滑模控制，这是一种对参数变化和外部扰动具有强大鲁棒性的控制方法。读者将理解滑模面的设计原理，以及如何通过滑模控制器实现系统的期望动态。增量控制（Incremental Control）作为一种近年来备受关注的控制策略，在本书中也将得到详尽的介绍。增量控制的核心思想是通过对系统状态的微小改变来达到控制目标，这对于那些难以精确建模但其局部行为相对线性的系统尤为有效。我们将探讨各种增量控制器（如增量比例-积分-微分控制器）的设计方法，以及它们在提高系统响应速度、精度和鲁棒性方面的优势。对于具有复杂不确定性的非线性系统，本书将介绍自适应控制和模型预测控制（MPC）等技术。自适应控制允许控制器根据系统参数的变化实时调整其控制律，从而在系统模型未知或变化时保持良好的性能。模型预测控制则利用系统的动态模型，在每个控制周期内预测未来的系统行为，并求解一个优化问题来确定当前最优的控制输入。我们将详细讲解MPC的基本原理，包括滚动优化、代价函数设计以及约束处理，并探讨其在处理多变量、大时滞和约束非线性系统中的应用。本书的另一个重要组成部分是对混沌系统的控制。混沌系统以其对初始条件的敏感性而闻名，这给控制带来了巨大的挑战。我们将介绍多种混沌控制策略，例如Ogy-Kaneko方法、Ott-Grebogi-Yorke（OGY）方法以及同步控制技术。读者将学习如何利用这些方法来稳定混沌系统的轨迹到特定的不动点或周期轨道，或者实现两个混沌系统的同步。此外，为了更全面地涵盖非线性控制的范畴，本书还将触及一些前沿的研究方向。这可能包括基于神经网络和模糊逻辑的混合控制方法，它们能够处理高度非线性且难以精确建模的系统。模糊逻辑控制器利用人类的模糊推理能力来设计控制规则，而神经网络则能够通过学习来逼近复杂的非线性函数。我们将探讨如何将这些智能控制技术与传统的非线性控制方法相结合，以获得更优的控制性能。本书在理论讲解的同时，非常注重实践应用。在每个章节中，都会提供丰富的实例分析，展示如何将所学的理论知识应用于解决实际工程问题。这些例子将覆盖从简单的单自由度非线性系统到复杂的航空器模型、电力系统以及生物医学设备等。通过这些实例，读者可以更直观地理解各种控制方法的优势和局限性，并掌握在实际系统中进行控制器设计和参数整定的技巧。为了帮助读者巩固所学内容，本书在各章节的末尾都精心设计了练习题，涵盖了理论推导、数值计算以及仿真分析等方面。这些练习题旨在加深读者对核心概念的理解，并培养其独立解决问题的能力。《非线性动力学系统控制》适合于高等院校相关专业的研究生、博士生以及从事控制工程、自动化、机器人、航空航天、生物工程等领域的研究人员和工程师。对于希望深入理解非线性系统行为并掌握先进控制技术的读者而言，本书将是一本不可或缺的参考书。它不仅提供了扎实的理论基础，更指明了通往复杂非线性系统精确控制的实践路径。通过阅读本书，读者将能够自信地应对各种非线性系统的挑战，并设计出高效、稳定且鲁棒的控制解决方案。